5.3 元组
元组（tuple）是Python中另一个重要的序列结构，与列表类似，也是由一系列按特定顺序排列的元素组成。但是它是不可变序列。因此，元组也可以称为不可变的列表。在形式上，元组的所有元素都放在一对小括号“()”中，两个相邻元素间使用逗号“,”分隔。在内容上，可以将整数、实数、字符串、列表、元组等任何类型的内容放入元组中，并且同一个元组中，元素的类型可以不同，因为它们之间没有任何关系。通常情况下，元组用于保存程序中不可修改的内容。
说明
从元组和列表的定义上看，这两种结构比较相似，那么它们之间有哪些区别呢？它们之间的主要区别就是一个是不可变序列，一个是可变序列。即元组中的元素不可以单独修改，而列表则可以任意修改。
5.3.1 元组的创建和删除
在Python中提供了多种创建元组的方法，下面分别进行介绍。
1．使用赋值运算符直接创建元组
同其他类型的Python变量一样，创建元组时，也可以使用赋值运算符“=”直接将一个元组赋值给变量。具体的语法格式如下：
tuplename = (element 1,element 2,element 3,...,element n)
其中，tuplename表示元组的名称，可以是任何符合Python命名规则的标识符；element 1、element 2、element 3、element n表示元组中的元素，个数没有限制，并且只要是Python支持的数据类型就可以。
注意
创建元组的语法与创建列表的语法类似，只是创建列表时使用的是中括号“[]”，而创建元组时使用的是小括号“()”。
例如，下面定义的都是合法的元组。
01 num = (7,14,21,28,35,42,49,56,63)
02 ukguzheng = ("渔舟唱晚","高山流水","出水莲","汉宫秋月")
03 untitle = ('Python',28,("人生苦短","我用Python"),["爬虫","自动化运维","云计算","Web开发"])
04 python = ('优雅',"明确",'''简单''')
在Python中，虽然元组是使用一对小括号将所有的元素括起来。但是实际上，小括号并不是必需的，只要将一组值用逗号分隔开来，Python就可以认为它是元组。例如，下面的代码定义的也是元组。
ukguzheng = "渔舟唱晚","高山流水","出水莲","汉宫秋月"
在IDLE中输出该元组后，将显示以下内容。
('渔舟唱晚', '高山流水', '出水莲', '汉宫秋月')
如果要创建的元组只包括一个元素，则需要在定义元组时，在元素的后面加一个逗号“,”。例如，下面的代码定义的就是包括一个元素的元组。
verse = ("一片冰心在玉壶",)
在IDLE中输出verse，将显示以下内容。
('一片冰心在玉壶',)
而下面的代码，则表示定义一个字符串。
verse = ("一片冰心在玉壶")
在IDLE中输出verse，将显示以下内容。
一片冰心在玉壶
说明
在Python中，可以使用type()函数测试变量的类型。例如下面的代码：
01 verse1 = ("一片冰心在玉壶",)
02 print("verse1的类型为",type(verse1))
03 verse2 = ("一片冰心在玉壶")
04 print("verse2的类型为",type(verse2))
在IDLE中执行上面的代码，将显示以下内容。
verse1的类型为 <class 'tuple'>
verse2的类型为 <class 'str'>
2．创建空元组
在Python中，也可以创建空元组，例如，要创建一个名称为emptytuple的空元组，可以使用下面的代码：
emptytuple = ()
空元组可以应用在为函数传递一个空值或者返回空值时。例如，定义一个函数必须传递一个元组类型的值，而我们还不想为它传递一组数据，那么就可以创建一个空元组传递给它。
3．创建数值元组
在Python中，可以使用tuple()函数直接将range()函数循环出来的结果转换为数值元组。
说明
关于range()函数的详细介绍请参见4.3.2节。
tuple()函数的基本语法如下：
tuple(data)
其中，data表示可以转换为元组的数据，其类型可以是range对象、字符串、元组或者其他可迭代类型的数据。
例如，创建一个10~20（不包括20）中所有偶数的元组，可以使用下面的代码。
tuple(range(10, 20, 2))
运行上面的代码后，将得到下面的列表。
(10, 12, 14, 16, 18)
说明
使用tuple()函数不仅能通过range对象创建元组，还可以通过其他对象创建元组。
4．删除元组
对于已经创建的元组，不再使用时，可以使用del语句将其删除。语法格式如下：
del tuplename
其中，tuplename为要删除元组的名称。
说明
del语句在实际开发时，并不常用。因为Python自带的垃圾回收机制会自动销毁不用的元组，所以即使我们不手动将其删除，Python也会自动将其回收。
例如，定义一个名称为verse的元组，然后再应用del语句将其删除，可以使用下面的代码。
01 verse = ("自古逢秋悲寂寥","我言秋日胜春朝","晴空一鹤排云上","便引诗情到碧霄")
02 del verse
场景模拟：假设有一家伊米咖啡馆，只提供6种咖啡，并且不会改变。请使用元组保存该咖啡馆里提供的咖啡名称。
【例5.5】 使用元组保存咖啡馆里提供的咖啡名称。（实例位置：资源包\TM\sl\05\05）
在IDLE中创建一个名称为cafe_coffeename.py的文件，然后在该文件中定义一个包含6个元素的元组，内容为伊米咖啡馆里的咖啡名称，并且输出该元组，代码如下：
运行结果如图5.17所示。
图5.17 使用元组保存咖啡馆里提供的咖啡名称
5.3.2 访问元组元素
在Python中，如果想将元组的内容输出也比较简单，可以直接使用print()函数。例如，要想打印上面元组中的untitle元组，则可以使用下面的代码。
print(untitle)
执行结果如下：
('Python', 28, ('人生苦短', '我用Python'), ['爬虫', '自动化运维', '云计算', 'Web开发'])
从上面的执行结果中可以看出，在输出元组时，是包括左右两侧的小括号的。如果不想输出全部元素，也可以通过元组的索引获取指定的元素。例如，要获取元组untitle中索引为0的元素，可以使用下面的代码。
print(untitle[0])
执行结果如下：
Python
从上面的执行结果中可以看出，在输出单个元组元素时，不包括小括号，如果是字符串，还不包括左右的引号。
另外，对于元组也可以采用切片方式获取指定的元素。例如，要访问元组untitle中前3个元素，可以使用下面的代码。
print(untitle[:3])
执行结果如下：
('Python', 28, ('人生苦短', '我用Python'))
同列表一样，元组也可以使用for循环进行遍历。下面通过一个具体的实例演示如何通过for循环遍历元组。
场景模拟：仍然是伊米咖啡馆，这时有客人到了，服务员向客人介绍本店提供的咖啡。
【例5.6】 使用for循环列出咖啡馆里的咖啡名称。（实例位置：资源包\TM\sl\05\06）
在IDLE中创建一个名称为cafe_coffeename.py的文件，然后在该文件中定义一个包含6个元素的元组，内容为伊米咖啡馆里的咖啡名称，然后应用for循环语句输出每个元组元素的值，即咖啡名称，并且在后面加上“咖啡”二字，代码如下：
运行结果如图5.18所示。
图5.18 使用元组保存咖啡馆里提供的咖啡名称
另外，元组还可以使用for循环和enumerate()函数结合进行遍历。下面通过一个具体的实例演示如何通过for循环和enumerate()函数结合遍历元组。
说明
enumerate()函数用于将一个可遍历的数据对象（如列表或元组）组合为一个索引序列，同时列出数据和数据下标，一般在for循环中使用。
【例5.7】 使用元组实现每两行一句输出古诗《长歌行》。（实例位置：资源包\TM\sl\05\07）
本实例将在实例5.2的基础上进行修改，将列表修改为元组，其他内容不变，修改后的代码如下：
说明
在上面的代码中，在print()函数中使用“, end=''”表示不换行输出，即下一条print()函数的输出内容会和这个内容在同一行输出。
运行结果如图5.19所示。
图5.19 每两行一句输出古诗《长歌行》
5.3.3 修改元组
场景模拟：仍然是伊米咖啡馆，因为巴西咖啡断货，所以店长想要把它换成土耳其咖啡。
【例5.8】 替换巴西咖啡为土耳其咖啡。（实例位置：资源包\TM\sl\05\08）
在IDLE中创建一个名称为cafe_replace.py的文件，然后在该文件中定义一个包含6个元素的元组，内容为伊米咖啡馆里的咖啡名称，然后修改其中的第5个元素的内容为“土耳其”，代码如下：
运行结果如图5.20所示。
图5.20 替换巴西咖啡为土耳其咖啡出现异常
元组是不可变序列，所以我们不能对它的单个元素值进行修改，但是元组也不是完全不能修改。我们可以对元组进行重新赋值。例如，下面的代码是允许的。
执行结果如下。
新元组 ('蓝山', '卡布奇诺', '曼特宁', '摩卡', '土耳其', '哥伦比亚')
从上面的执行结果可以看出，元组coffeename的值已经改变。
另外，还可以对元组进行连接组合。例如，可以使用下面的代码实现在已经存在的元组结尾处添加一个新元组。
01 ukguzheng = ('蓝山','卡布奇诺','曼特宁','摩卡')
02 print("原元组：",ukguzheng)
03 ukguzheng = ukguzheng + ('巴西','哥伦比亚')
04 print("组合后：",ukguzheng)
执行结果如下。
原元组： ('蓝山', '卡布奇诺', '曼特宁', '摩卡')
组合后： ('蓝山', '卡布奇诺', '曼特宁', '摩卡', '土耳其', '哥伦比亚')
注意
在进行元组连接时，连接的内容必须都是元组。不能将元组和字符串或者列表进行连接。例如，下面的代码就是错误的。
01 ukguzheng = '蓝山','卡布奇诺','曼特宁','摩卡') 02 ukguzheng = ukguzheng + ['巴西','哥伦比亚']
说明
在进行元组连接时，如果要连接的元组只有一个元素，一定不要忘记后面的逗号。例如，使用下面的代码将生产如图5.21所示的错误。
01 ukguzheng = ('蓝山','卡布奇诺','曼特宁','摩卡')
02 ukguzheng = ukguzheng + ('巴西')
图5.21 在进行元组连接时产生的异常
5.3.4 元组推导式
使用元组推导式可以快速生成一个元组，它的表现形式和列表推导式类似，只是将列表推导式中的中括号“[]”修改为小括号“()”。例如，我们可以使用下面的代码生成一个包含10个随机数的元组。
01 import random #导入random标准库
02 randomnumber = (random.randint(10,100) for i in range(10))
03 print("生成的元组为：",randomnumber)
执行结果如下：
生成的元组为： <generator object <genexpr> at 0x0000000003056620>
从上面的执行结果中可以看出，使用元组推导式生成的结果并不是一个元组或者列表，而是一个生成器对象，这一点和列表推导式是不同的。要使用该生成器对象，可以将其转换为元组或者列表。其中，转换为元组使用tuple()函数，而转换为列表则使用list()函数。
例如，使用元组推导式生成一个包含10个随机数的生成器对象，然后将其转换为元组并输出，可以使用下面的代码。
执行结果如下：
转换后： (76, 54, 74, 63, 61, 71, 53, 75, 61, 55)
要使用通过元组推导器生成的生成器对象，还可以直接通过for循环遍历或者直接使用__next()__方法进行遍历。
说明
在Python 2.x中，__next__()方法为next()，也是用于遍历生成器对象的。
例如，通过生成器推导式生成一个包含3个元素的生成器对象number，然后调用3次__next__()方法输出每个元素，再将生成器对象number转换为元组输出，代码如下：
上面的代码运行后，将显示以下结果。
0
1
2
转换后： ()
再如，通过生成器推导式生成一个包括4个元素的生成器对象number，然后应用for循环遍历该生成器对象，并输出每个元素的值，最后再将其转换为元组输出，代码如下：
执行结果如下：
0 1 2 3 ()
从上面的两个示例中可以看出，无论通过哪种方法遍历，如果还想再使用该生成器对象，都必须重新创建一个生成器对象。因为遍历后，原生成器对象已经不存在了。
5.3.5 元组与列表的区别
元组和列表都属于序列，而且它们又都可以按照特定顺序存放一组元素，类型又不受限制，只要是Python支持的类型都可以。那么它们之间有什么区别呢？
简单理解：列表类似于我们用铅笔在纸上写下自己喜欢的歌曲，写错了还可以擦掉。而元组则类似于用钢笔写下的歌曲名字，写上了就擦不掉了，除非换一张纸重写。
列表和元组的区别主要体现在以下5个方面。
（1）列表属于可变序列，它的元素可以随时修改或者删除，而元组属于不可变序列，其中的元素不可以修改，除非整体替换。
（2）列表可以使用append()、extend()、insert()、remove()和pop()等方法实现添加和修改列表元素，而元组则没有这几个方法，因为不能向元组中添加和修改元素。同样，也不能删除元素。
（3）列表可以使用切片访问和修改列表中的元素。元组也支持切片，但是它只支持通过切片访问元组中的元素，不支持修改。
（4）元组比列表的访问和处理速度快。所以如果只需要对其中的元素进行访问，而不进行任何修改，建议使用元组而不使用列表。
（5）列表不能作为字典的键，而元组可以。