Jack Wallen 2022-03-30
Python 是一门功能强大且灵活的编程语言。它同时也是初学者的最佳选择之一，不仅因为其易于学习，还因为它不需要复杂的编译器，而是使用解释器来运行程序。因此，你无需编写程序、编译后再运行……只需编写完代码，直接运行即可。
在大多数情况下，Python 的概念都相当容易理解。我们之前已经介绍了从文件中读取文本、Range 函数、数据类型，以及其他围绕这门用户友好型语言的众多概念。
但并非所有概念都那么直观易懂，元组（tuple）就是其中之一。元组是一种可以容纳多个项目的单一变量。一旦你理解了它的作用，就会发现它其实非常简单易用。与 Python 中的集合（sets）、列表（lists）和字典（dictionaries）一样，元组也是一种内置的数据类型，但比其他几种类型运行得更快。
话虽如此，让我们一起来了解什么是元组，以及如何编写和使用它们。
什么是元组？
用最简单的话来说，Python 元组类似于列表，是一种定义多个变量的简便方式。
例如，如果不使用元组或列表，你可能会这样定义变量：
color1 = "blue"
color2 = "green"
color3 = "red"
color4 = "yellow"
然后你可以像这样打印出这些变量：
print(color1, color2, color3, color4)
这样做当然没问题，但使用列表会更加高效。要达到同样的效果，颜色列表可以写成这样：
color = ['blue', 'green', 'red', 'yellow']
然后你可以这样打印列表中的元素：
print(color[0], color[1], color[2], color[3])
使用列表能更高效地定义相似的变量。
与列表类似，元组也是一种值的集合，但使用圆括号 () 来声明。因此，与其使用这样的列表：
names = ['Olivia', 'Nathan', 'Bethany', 'Jacob']
不如将元组格式化为这样：
names = ('Olivia', 'Nathan', 'Bethany', 'Jacob')
除了明显的 [] 与 () 语法差异之外，元组和列表有什么区别呢？简单来说，列表中的元素在赋值后是可以被修改的，而元组则不能被修改。
想从 Python 解释器的角度看看两者的区别吗？在安装了 Python 的机器上打开一个终端窗口，并通过以下命令进入 Python 控制台：
python3
输入：
names_l = ['Olivia', 'Nathan', 'Bethany', 'Jacob']
再输入：
names_t = ('Olivia', 'Nathan', 'Bethany', 'Jacob')
接着输入：
print(type(names_l))
按下回车键，你应该会看到：
<class 'list'>
再输入：
print(type(names_t))
按下回车键，你应该会看到：
<class 'tuple'>
到目前为止，对程序员而言，两者之间的差别似乎微乎其微。然而，使用元组而非列表的一个关键原因是：列表不能用作字典的键（因为列表是可变的）。
等等，你说的“字典”是什么？Python 字典类似于列表，也是一种数据集合。字典是 Python 对关联数组（associative arrays）的实现，使用键值对（key-value pairs），例如：
NBA_TEAM = {
'Indiana': 'Pacers',
'Boston': 'Celtics',
'Los Angeles': 'Lakers',
'Milwaukee': 'Bucks'
}
你可以像这样打印出整个字典：
print(NBA_TEAM)
元组的类型
你可以使用四种不同类型的元组。
首先是空元组，写法如下：
empty_tuple = ()
打印这个元组（使用命令 print(empty_tuple)），你只会看到输出为 ()。
第二种是包含整数的元组，如下所示：
integer_tuple = (1, 2, 3)
打印该元组，你会看到：
(1, 2, 3)
第三种是包含混合数据类型的元组，可能如下所示：
mixed_tuple = (0, "Hello", 1.2, "World!")
打印该元组，你会看到类似这样的输出：
(0, 'Hello', 1.2, 'World!')
最后一种是嵌套元组，即元组中包含另一个元组，如下所示：
nested_tuple = ("aardvark", [0, 1, 2], (2, 1, 0))
正如你所预料的那样，print(nested_tuple) 的输出看起来会是这样：
('aardvark', [0, 1, 2], (2, 1, 0))
访问元组元素
这里元组可能会变得有点棘手。我们先创建一个基本的元组：
tns_tuple = ('N', 'e', 'w', 'S', 't', 'a', 'c', 'k')
现在，执行以下命令：
print(tns_tuple[0])
你应该会看到输出为：
N
记住，在 Python 中，计数是从 0 开始的，所以字母 “N” 位于元组的第 0 个位置。
当你需要索引一个嵌套元组时，情况会稍微复杂一些。我们创建如下嵌套元组：
n_tuple = ("kubernetes", "cloud native", [8, 6, 7, 5, 3, 0, 9])
现在，我们要从这个嵌套元组中访问不同的元素。由于它是嵌套的，实际上我们创建了三个元素：
- 元素 0：
"kubernetes" - 元素 1：
"cloud native" - 元素 2：
[8, 6, 7, 5, 3, 0, 9]
如果我想打印出元素 0（即字符串 "kubernetes"）中的第 3 个字符（也就是字母 “e”），我可以执行以下命令：
print(n_tuple[0][3])
我在这里告诉 Python 解释器：打印第一个元组（索引为 0）中第 3 个位置的值。
我们还可以通过“切片（slicing）”来访问元组中的一系列元素。切片使用冒号 : 来完成。回到我们之前的基本元组：
tns_tuple = ('N', 'e', 'w', 'S', 't', 'a', 'c', 'k')
要打印前三个元素，我们可以这样做：
print(tns_tuple[0:3])
该命令将输出：
('N', 'e', 'w')
要打印最后五个元素，命令应为：
print(tns_tuple[3:8])
上述命令将输出：
('S', 't', 'a', 'c', 'k')
我们还可以对元组进行**拼接（concatenation）和重复（repetition）**操作。拼接使用 + 运算符，如下所示：
print(('T', 'h', 'e') + ('N', 'e', 'w') + ('S', 't', 'a', 'c', 'k'))
拼接后的元组输出如下：
('T', 'h', 'e', 'N', 'e', 'w', 'S', 't', 'a', 'c', 'k')
重复操作则使用 * 运算符，例如：
print(("The New Stack",) * 3)
上述命令的输出如下：
('The New Stack', 'The New Stack', 'The New Stack')
最后，元组还有一个非常实用的功能：统计和查找元素。我们回到基本元组，并稍作扩展：
tns_tuple = ('N', 'e', 'w', 'S', 't', 'a', 'c', 'k', 'R', 'o', 'k', 's')
假设你想统计元组中有多少个字母 'k'，可以这样做：
print(tns_tuple.count('k'))
上述命令的输出将是 2，因为元组中有两个 'k'。但这两个 'k' 分别位于什么位置呢？我们可以用以下命令查找：
print(tns_tuple.index('k'))
啊，这里出现了一个问题。上述命令只会输出 7 并停止，不会继续查找。这是因为 tuple.index() 方法的设计初衷就是只返回第一个匹配项的索引。
为了找到第二个 'k' 的位置，我们需要使用一点小技巧：
i = tns_tuple.index('k')
tns_tuple.index('k', i + 1)
这应该会输出：
10
以上就是你对 Python 元组的入门介绍。记得回顾本系列的其他文章，并持续关注 The New Stack，获取更多 Python 精彩内容！