Кортежи в Python (tuple)

Кортеж (tuple) – ещё один вид последовательностей в Python.

По своей природе они очень схожи со списками, но, в отличие от последних, являются неизменяемыми.

# кортеж immutable_tuple = (4, 5, 6) immutable_tuple[0] = 404 > Traceback (most recent call last): immutable_tuple[0] = 404 TypeError: 'tuple' object does not support item assignment# список mutable_list = [7, 8, 9] mutable_list[0] = 1 print(mutable_list) > [1, 8, 9]

Как видно, в литеральной форме кортеж python 3 записывается в виде последовательности элементов в круглых скобках, в то время как для списков характерны квадратные.

👉 Некоторые особенности кортежей:

  • они упорядочены по позициям;
  • tuple могут хранить и содержать внутри себя объекты любых типов (и даже составных);
  • доступ к элементам происходит по смещению, а не по ключу;
  • в рамках этой структуры данных определены все операции, основанные на применении смещения (индексирование, срез);
  • кортежи поддерживают неограниченное количество уровней вложенности;
  • кортежи хранят указатели на другие объекты, а значит их можно представлять, как массивы ссылок;
  • они позволяют очень просто менять местами значения двух переменных.
x = 100 y = 200 x, y = y, x print(x) > 200 print(y) > 100

Примеры кортежей

# пустой кортеж empty_tuple = () # кортеж из 4-х элементов разных типов four_el_tuple = (36.6, 'Normal', None, False) # пример tuple, что содержит вложенные элементы nested_elem_tuple = (('one', 'two'), ['three', 'four'], {'five': 'six'}, (('seven', 'eight'), ('nine', 'ten'))) print(nested_elem_tuple) > (('one', 'two'), ['three', 'four'], {'five': 'six'}, (('seven', 'eight'), ('nine', 'ten')))

Зачем использовать кортеж вместо списка?

Тем, кто уже успел познакомиться со списками в Python, может показаться не очевидным смысл использования кортежей. Ведь фактически, списки могут делать всё то же самое и даже больше. Это вполне естественный вопрос, но, разумеется, у создателей языка найдётся на него ответ:

  • Неизменяемость – именно это свойство кортежей, порой, может выгодно отличать их от списков.
  • Скорость – кортежи быстрее работают. По причине неизменяемости кортежи хранятся в памяти особым образом, поэтому операции с их элементами выполняются заведомо быстрее, чем с компонентами списка.
  • Безопасность – неизменяемость также позволяет им быть идеальными кандидатами на роль констант. Константы, заданные кортежами, позволяют сделать код более читаемым и безопасным.
  • Использование tuple в других структурах данных – кортежи применимы в отдельных структурах данных, от которых python требует неизменяемых значений. Например ключи словарей (dicts) должны состоять исключительно из данных immutable-типа.

💡 Кроме того, кортежи удобно использовать, когда необходимо вернуть из функции несколько значений:

def get_status(service_name): return None, f"service {service_name} is OK!" print(type(get_status('nginx'))) > <class 'tuple'> error, message = get_status('nginx') print(error) print(message) > None > service nginx is OK!

Работа с кортежами

Создание

Как и другие коллекции языка Питон, кортеж можно создать двумя способами.

Способ №1: Литеральное объявление:

literal_creation = ('any', 'object') print(literal_creation) > ('any', 'object') print(type(literal_creation)) > <class 'tuple'>

Способ №2: Через функцию tuple():

tuple_creation = tuple('any iterable object') print(tuple_creation) > ('a', 'n', 'y', ' ', 'i', 't', 'e', 'r', 'a', 'b', 'l', 'e', ' ', 'o', 'b', 'j', 'e', 'c', 't') print(type(tuple_creation)) > <class 'tuple'>

💁‍♀️ Важно, чтобы аргумент, передаваемый в tuple() был итерируемым объектом:

incorrect_creation = tuple(777) > Traceback (most recent call last): incorrect_creation = tuple(777) TypeError: 'int' object is not iterable

Упаковка

Упаковкой кортежа называют присваивание его какой-то переменной, что, по сути, совпадает с операцией объявления.

Стоит обратить внимание 2 момента:

  1. Выражения some_tuple = (11, 12, 13) и some_tuple = 11, 12, 13 тождественны.
  2. Для объявления кортежа, включающего один единственный элемент, нужно использовать завершающую запятую:
is_tuple = ('a',) is_tuple_too = 'b', not_a_tuple = 'c' print(type(is_tuple)) print(type(is_tuple_too)) print(type(not_a_tuple)) > <class 'tuple'> > <class 'tuple'> > <class 'str'>

Распаковка

Обратная операция, смысл которой в том, чтобы присвоить значения элементов кортежа отдельным переменным.

notes = ('Do', 'Re', 'Mi', 'Fa', 'Sol', 'La', 'Si') do, re, mi, fa, sol, la, si = notes print(mi) > Mi

Количество переменных должно совпадать с числом элементов tuple

Однако, если необходимо получить лишь какие-то отдельные значения, то в качестве "ненужных" переменных позволено использовать символ нижнего подчеркивания "_":

night_sky = 'Moon', 'Stars' moon, _ = night_sky print(moon) > Moon

Обращение к элементу и поиск в кортеже

Обратиться к элементу кортежа можно по номеру его позиции. Причём как с начала, так и с конца:

# Mike - [0], Leo - [1], Don - [2], Raph - [3] turtles = ('Mike', 'Leo', 'Don', 'Raph') # Mike - [-4], Leo - [-3], Don - [-2], Raph - [-1] print(turtles[1]) print(turtles[-2]) print(turtles[2] == turtles[-2]) > Leo > Don > True

Если элемент кортежа есть вложенный кортеж, то применяются дополнительные квадратные скобки (в зависимости от уровня вложенности). Например, чтобы обратиться ко второму элементу второго элемента, следует поступить так:

input_box = ('firstbox', (15, 150)) # помним про индексацию, ведущую своё начало с 0 print(input_box[1][1]) > 150

Узнать, присутствует ли объект среди элементов кортежа, можно с помощью оператора in:

song = ('Roses', 'are', 'Red') print('Red' in song) print('Violet' in song) > True > False

Сравнение

tuple_A = 2 * 2, tuple_B = 2 * 2 * 2, tuple_C = 'a', tuple_D = 'z', tuple_E = (42, 'maximum') tuple_F = (42, 'minimum') tuple_Z = 999, # при сравнении кортежей, числа сравниваются по значению print(tuple_A < tuple_B) > True # строки в лексикографическом порядке print(tuple_C < tuple_D) > True # при равенстве элементов на одинаковых позициях, сравниваются элементы на следующих print(tuple_E < tuple_F) > True # сравнение элементов продолжается до первого неравенства print(tuple_Z < tuple_F) > False

Перебор

Наиболее простым и очевидным способом перебрать элементы кортежа является обход его в цикле for:

my_tuple = ('Wise', 'men', 'say', 'only', 'fools', 'rush', 'in') # Вывести все элементы кортежа for word in my_tuple: print(word) > Wise men say only fools rush in

Сортировка

Нет ничего проще, чем отсортировать готовый кортеж. В этом наш друг и помощник – прекрасная функция sorted():

not_sorted_tuple = (10**5, 10**2, 10**1, 10**4, 10**0, 10**3) print(not_sorted_tuple) > (100000, 100, 10, 10000, 1, 1000) sorted_tuple = tuple(sorted(not_sorted_tuple)) print(sorted_tuple) > (1, 10, 100, 1000, 10000, 100000)

Удаление

Добавить или удалить элемент содержащийся в tuple нельзя, по причине всё той же неизменяемости. Однако сам кортеж стереть с цифрового лица Земли возможно. Оператор del к нашим услугам:

some_useless_stuff = ('sad', 'bad things', 'trans fats') del some_useless_stuff print(some_useless_stuff) > Traceback (most recent call last): print(some_useless_stuff) NameError: name 'some_useless_stuff' is not defined

Методы и особые операции

Срез

Слайсы кортежей предельно похожи на таковые у строк, а выглядят они следующим образом:

tuple[start:fin:step]

Где start – начальный элемент среза (включительно), fin – конечный (не включительно) и step— "шаг" среза.

float_tuple = (1.1, 0.5, 45.5, 33.33, 9.12, 3.14, 2.73) print(float_tuple[0:3]) > (1.1, 0.5, 45.5) # тождественная запись print(float_tuple[:3]) > (1.1, 0.5, 45.5) # если не указывать конечное значение, будут выведены все элементы до конца print(float_tuple[0:]) > (1.1, 0.5, 45.5, 33.33, 9.12, 3.14, 2.73) # не указывать начальное - с начала print(float_tuple[:]) > (1.1, 0.5, 45.5, 33.33, 9.12, 3.14, 2.73) # выведем элементы с шагом 2 print(float_tuple[-7::2]) > (1.1, 45.5, 9.12, 2.73) # отрицательный шаг позволит вывести tuple в обратном порядке print(float_tuple[::-1]) > (2.73, 3.14, 9.12, 33.33, 45.5, 0.5, 1.1)

Длина кортежа

Используя функцию len(), получаем длину/количество элементов:

php = ('p', 'h', 'p') print(len(php)) > 3

Конкатенация

Для tuple определена операция конкатенации:

storm_1 = ('Lightning')Union = (' and ') storm_2 = ('Thunder') print(storm_1 + Union + storm_2) > Lightning and Thunder

Повторение

Как и в случае с конкатенацией, для кортежей, впрочем, как и для строк, определена операция повторения:

dog_do = ('woof!',) print(dog_do * 3) > ('woof!', 'woof!', 'woof!')

Индекс заданного элемента

Метод index() позволяет получить индекс элемента. Достаточно передать нужное значение элемента, как аргумент метода:

rom = ('I', 'II', 'III', 'IV', 'V', 'VI', 'VII', 'VIII', 'IX', 'X') print(rom.index('X')) > 9

Число вхождений элемента

Метод count() ведёт подсчет числа вхождений элемента в кортеж.

AT = ('Finn', 'Jake', 'BiMo', 'Marceline', 'Princess Bubblegum', 'BiMo') print(AT.count('Finn')) > 1 print(AT.count('BiMo')) > 2

Преобразование

Tuple to Str

Представляем вашему вниманию лёгкий способ преобразовать кортеж в строку при помощи метода join():

game_name = ('Breath', ' ', 'of', ' ', 'the', ' ', 'Wild') game_name = ''.join(game_name) print(game_name) > Breath of the Wild

Tuple to List

Тут всё ещё проще. Для такой конвертации необходимо всего лишь передать кортеж, как аргумент функции list():

dig_tuple = (1111, 2222, 3333) print(dig_tuple) > (1111, 2222, 3333) dig_list = list(dig_tuple) print(dig_list) > [1111, 2222, 3333]

Tuple to Dict

А вот для преобразования кортежа в словарь придётся применить небольшую хитрость, а именно – генератор словарей:

score = (('Eric', 65000), ('Stephany', 87000)) score_dict = dict((x, y) for x, y in score) print(score_dict) > {'Eric': 65000, 'Stephany': 87000}

Именованные кортежи

Мощная особенность и настоящая гордость языка.

Именованный кортеж (или named tuple) позволяет программисту обращаться к элементу кортежа не по индексу, а через удобочитаемый заранее заданный идентификатор.

Покажем на примере:

# для начала импортируем сам модуль from collections import namedtuple citizen = namedtuple("Citizen", "name age status") Alex = citizen(name='Alex Mercer', age=27, status='show businessman') print(Alex.name) > Alex Mercer print(Alex.status) > show businessman

Точечная нотация при обращении к свойству объекта может вызвать невольную ассоциацию с классами. В общем-то одно из применений namedtuple как раз связано с ситуациями, когда нужно передать несколько свойств объекта одним куском.

Tuple index out of range

Такая ошибка может возникнуть, например, при запуске следующего кода:

i_initiate_error = ('west', 'north', 'east', 'south') print(i_initiate_error[4])

Причина её возникновения в том, что нельзя получить доступ к индексу кортежа за пределами его длины. Эта ошибка может возникать и при совсем нетривиальных обстоятельствах, однако суть её останется прежней. Начинающим программистам стоит помнить, что индексация кортежей начинается с 0, а не с 1.


Кортежи весьма похожи на списки, но очень сложно спорить с тем, что гибкость и функционал последних намного выше. Поэтому, при написании программ, следует, в основном, пользоваться ими, а не кортежами.

😭
😕
😃
😍