Python 中的元组（Tuple）是一种不可变的有序数据集合，用于存储多个元素的序列。与列表（List）类似，但元组一旦创建后无法修改，这种特性使其在特定场景下具有独特优势。

---

一、核心特性

1. 不可变性：创建后元素不能增删改
2. 有序性：元素按插入顺序存储
3. 允许重复：可存储重复元素
4. 异构性：可包含不同类型数据

   my_tuple = (1, "apple", 3.14, True)
   

---

二、创建元组

1. 直接定义

colors = ("red", "green", "blue")
empty_tuple = ()       # 空元组
singleton = (5,)       # 单元素元组（注意逗号）

2. 类型转换

tuple("hello")  # → ('h', 'e', 'l', 'l', 'o')
tuple([1,2,3])  # → (1, 2, 3)

---

三、常用操作

1. 索引与切片

nums = (10, 20, 30, 40, 50)
nums[0]      # → 10（正向索引，从0开始）
nums[-1]     # → 50（反向索引，从-1开始）
nums[1:4]    # → (20, 30, 40)（切片，左闭右开）
nums[::-1]   # → (50, 40, 30, 20, 10)（逆序）

2. 解包（Unpacking）

point = (3, 4)
x, y = point  # x=3, y=4

# 高级解包（Python 3.x+）
a, *b, c = (1, 2, 3, 4, 5)  # a=1, b=[2,3,4], c=5

---

四、元组方法

元组仅支持以下不可变操作：

t = (1, 2, 2, 3, 3, 3)
t.count(3)    # → 3（统计元素出现次数）
t.index(2)    # → 1（首次出现位置）

---

五、元组 vs 列表

特性	元组（Tuple）	列表（List）
可变性	不可变	可变
性能	更快（不可变性优化）	较慢
内存占用	更小	较大
适用场景	数据保护、函数返回多值	动态数据集合
作为字典键	允许	不允许

---

六、高级用法

1. 命名元组（Named Tuple）

from collections import namedtuple

Point = namedtuple('Point', ['x', 'y'])
p = Point(3, 4)
print(p.x)  # → 3（属性访问）

2. 函数返回多值

def get_stats():
    return 42, "success", [1,2,3]  # 返回元组

result = get_stats()
value, status, data = result  # 解包使用

3. 哈希性应用

key = (1, "apple")  # 元组可作为字典键
my_dict = {key: "fruit"}

# 列表不能作为字典键（会报错）
# bad_key = [1, "apple"]

---

七、性能优化

1. 内存效率：

   import sys
   sys.getsizeof(())       # 空元组 → 48字节
   sys.getsizeof([])       # 空列表 → 72字节
   

2. 速度优势：

   import timeit
   
   # 元组访问速度测试
   tuple_time = timeit.timeit('x = (1,2,3); x[1]', number=10000000)
   
   # 列表访问速度测试
   list_time = timeit.timeit('x = [1,2,3]; x[1]', number=10000000)
   
   print(f"Tuple: {tuple_time:.6f}s")  # 通常更快
   print(f"List:  {list_time:.6f}s")
   

---

八、常见陷阱

1. 可变元素陷阱：

   t = ([1,2], 3)
   t[0].append(3)  # 元组不可变，但内部列表可修改 → t变为([1,2,3],3)
   

2. 单元素元组语法：

   t1 = (5)      # 错误！实际是整数5
   t2 = (5,)     # 正确！单元素元组
   

---

九、典型应用场景

1. 保护数据完整性：

   # 配置参数（不应被修改）
   DB_CONFIG = ("localhost", 3306, "admin", "secret")
   

2. 函数返回多值：

   def get_user_info(user_id):
       return (user_id, "Alice", 25, "alice@example.com")
   

3. 作为字典键：

   cache = {
       (1, 2): "Result A",
       (3, 4): "Result B"
   }
   

4. 格式化字符串：

   coords = (3, 4)
   f"坐标：({coords[0]}, {coords[1]})"  # → "坐标：(3, 4)"
   

---

通过合理使用元组，可以在保证数据安全的同时提升程序性能。选择元组还是列表的关键在于：是否需要修改数据。如果数据在创建后不应被修改，优先使用元组。