Кортежи
Мы уже знаем такие коллекции, как списки, множества и строки. Сегодня мы рассмотрим еще один тип данных, являющийся коллекцией, который называется tuple (читается «тюпл» или «тьюпл», а переводится как «кортеж»).
Кортежи очень похожи на списки, они тоже являются индексированной коллекцией, только вместо квадратных в них используются круглые скобки (причем их часто можно пропускать):
Кортежи можно сравнивать между собой:
Обратите внимание: операции == и != применимы к любым кортежам, независимо от типов элементов. А вот операции <, >, <=, >= применимы только в том случае, когда соответствующие элементы кортежей имеют один тип. Поэтому сравнивать ('7', 'червей') и ('7', 'треф') можно, а вот кортежи (1, 2) и ('7', 'пик') нельзя — интерпретатор Python выдаст ошибку. При этом сравнение происходит последовательно элемент за элементом, а если элементы равны — просматривается следующий элемент.
Важнейшее техническое отличие кортежей от списков — неизменяемость. Как и к строке, к кортежу нельзя добавить элемент методом append, а существующий элемент нельзя изменить, обратившись к нему по индексу. Это выглядит недостатком, но в дальнейшем мы поймем, что у кортежей есть и преимущества.
Есть и семантическое, то есть смысловое, отличие. Если списки предназначены скорее для объединения неопределенного количества однородных сущностей, то кортеж — быстрый способ объединить под одним именем несколько разнородных объектов, имеющих различный смысл.
Так, в примере выше кортеж card состоит из двух элементов, означающих достоинство карты и ее масть.
Еще одним приятным отличием кортежей от списков является то, что они могут быть элементами множества:
Присваивание кортежей
Кортежи можно присваивать друг другу. Именно благодаря этому работает красивая особенность Python — уже знакомая нам конструкция вида a, b = b, a.
Как известно, по левую сторону от знака присваивания = должно стоять имя переменной либо имя списка с индексом или несколькими индексами. Они указывают, куда можно «положить» значение, записанное справа от знака присваивания. Однако слева от знака присваивания можно записать еще и кортеж из таких обозначений (грубо говоря, имен переменных), а справа — кортеж из значений, которые следует в них поместить. Значения справа указываются в том же порядке, что и переменные слева (здесь скобки вокруг кортежа необязательны):
В примере выше мы изготовили кортеж, стоящий справа от =, прямо на этой же строчке. Но можно заготовить его и заранее:
Самое приятное: сначала вычисляются все значения справа, и лишь затем они кладутся в левую часть оператора присваивания. Поэтому можно, например, поменять местами значения переменных a и b, написав: a, b = b, a.
Пример ниже выведет «1 2 3». Убедитесь, что вы понимаете, почему так.
С использованием кортежей многие алгоритмы приобретают волшебную краткость. Например, вычисление чисел Фибоначчи:
Сортировка пузырьком
Итак, у нас есть удобный способ поменять местами значения двух переменных. Теперь рассмотрим алгоритм, в котором эта операция играет важную роль.
Часто бывает нужно, чтобы данные не просто содержались в списке, а были отсортированы (например, по возрастанию), то есть чтобы каждый следующий элемент списка был не меньше предыдущего. В качестве данных могут выступать числа или строки. Скажем, отсортированный список [4, 1, 9, 3, 1] примет вид [1, 1, 3, 4, 9]. Конечно, для этого есть стандартные функции и методы, но как они работают?
Классический алгоритм сортировки — сортировка пузырьком (по-научному — сортировка обменом). Она называется так потому, что элементы последовательно «всплывают» (отправляются в конец списка), как пузырьки воздуха в воде. Сначала всплывает самый большой элемент, за ним — следующий по старшинству и т. д. Для этого мы сравниваем по очереди все соседние пары и при необходимости меняем элементы местами, ставя больший элемент на более старшее место.
Преобразования между коллекциями
Итак, на данный момент мы знаем уже четыре вида коллекций: строки, списки, множества и кортежи. У вас может возникнуть вопрос: можно ли из одной коллекции сделать другую? Например, преобразовать строку в список или во множество? Конечно, да, для этого можно использовать функции list, set и tuple. Если в качестве аргумента передать этим функциям какую-либо коллекцию, новая коллекция будет создана на ее основе. Зачем нужно преобразование коллекций?
Преобразование строки в список позволяет получить список символов. В некоторых задачах это может быть полезно: например, если мы хотим изменить один символ строки:
С этой же целью может потребоваться преобразование кортежа в список:
Преобразование списка или строки во множество позволяет получить очень интересные результаты. Как вы помните, все элементы множества должны быть уникальны, поэтому при преобразовании списка во множество каждый элемент останется только в одном экземпляре. Таким образом, можно очень легко убрать повторяющиеся элементы и узнать, сколько элементов встречается в списке хотя бы один раз:
Таким же образом можно получить все буквы без повторений, которые встречаются в строке:
Преобразование множества в список тоже возможно, но при этом нужно учитывать, что элементы множества не упорядочены и при преобразовании множества в список порядок элементов в нем предсказать заранее не всегда возможно: