2、列表list与元组tuple的区别

# 创建列表
my_list = [1, 2, 3]

# 添加元素
my_list.append(4)        # [1, 2, 3, 4]
my_list.insert(1, 5)     # [1, 5, 2, 3, 4]

# 删除元素
my_list.remove(2)        # 删除指定元素
my_list.pop()           # 删除并返回最后一个元素

# 修改元素
my_list[0] = 10         # 修改第一个元素

# 创建元组
my_tuple = (1, 2, 3)

# 只能进行查询操作
print(my_tuple[0])      # 访问元素
print(my_tuple.index(2)) # 查找元素索引
print(my_tuple.count(1)) # 统计元素出现次数 

# 陷阱1：创建单元素元组
single_num = (1)    # 错误！这是一个整数
print(type(single_num))  # <class 'int'>

single_tuple = (1,)  # 正确！这才是单元素元组
print(type(single_tuple))  # <class 'tuple'>


# 陷阱2：元组的不可变性vs可变元素
tuple1 = (1, [2, 3], {'a': 1})
# tuple1[0] = 2           # 错误！不能修改元组元素
tuple1[1].append(4)      # 正确！可以修改列表的内容
tuple1[2]['b'] = 2      # 正确！可以修改字典的内容
print(tuple1)  # (1, [2, 3, 4], {'a': 1, 'b': 2})

# 陷阱1：列表的浅拷贝
list1 = [1, [2, 3], 4]
list2 = list1.copy()      # 浅拷贝
list2[1].append(5)        # 修改嵌套列表
print(list1)  # [1, [2, 3, 5], 4]  # list1也被修改了！

# 正确的深拷贝方式
import copy
list3 = copy.deepcopy(list1)
list3[1].append(6)
print(list1)  # [1, [2, 3, 5], 4]  # list1不受影响

# 陷阱2：列表作为默认参数
def bad_append(item, lst=[]):    # 错误！默认参数是可变对象
    lst.append(item)
    return lst

print(bad_append(1))  # [1]
print(bad_append(2))  # [1, 2]  # 注意！列表在函数调用间共享

def good_append(item, lst=None):  # 正确的做法
    if lst is None:
        lst = []
    lst.append(item)
    return lst

# 1. 列表推导式 vs 元组生成式
list_comp = [x**2 for x in range(5)] # 列表推导式
print(list_comp)  # 输出: [0, 1, 4, 9, 16]

tuple_gen = tuple(x**2 for x in range(5))  # 元组生成式
print(tuple_gen)  # 输出: (0, 1, 4, 9, 16)

# 2. 解包操作
coords = (3, 4)
x, y = coords  # 元组解包
first, *rest = [1, 2, 3, 4, 5]  # 列表解包，first=1, rest=[2,3,4,5]

# 3. 列表和元组的转换
my_list = list((1, 2, 3))  # 元组转列表
my_tuple = tuple([1, 2, 3])  # 列表转元组

# 4. 高效的数据交换
a, b = 1, 2
a, b = b, a  # 使用元组进行快速交换

# 5. 列表的常用操作组合
numbers = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3]
unique_sorted = sorted(set(numbers))  # 去重并排序
print(unique_sorted)  # [1, 2, 3, 4, 5, 6, 9]

# 6. 元组用作字典键
point_values = {(0, 0): 'origin', (1, 0): 'right', (0, 1): 'up'}
print(point_values[(0, 0)])  # 'origin'
# point_values[[0, 0]]  # 错误！列表不能作为字典键

import timeit
import sys

# 内存占用比较
list_size = sys.getsizeof([1, 2, 3, 4, 5])
tuple_size = sys.getsizeof((1, 2, 3, 4, 5))
print(f'列表占用内存: {list_size} bytes')
print(f'元组占用内存: {tuple_size} bytes')

# 创建速度比较
list_time = timeit.timeit(stmt='[1, 2, 3, 4, 5]', number=1000000)
tuple_time = timeit.timeit(stmt='(1, 2, 3, 4, 5)', number=1000000)
print(f'创建列表耗时: {list_time:.6f} 秒')
print(f'创建元组耗时: {tuple_time:.6f} 秒')