為什麼元組是 Python 中更有效率的資料結構？

元組：Python 的最佳化資料結構

在 Python 程式設計領域，選擇正確的資料結構對於高效的程式碼執行至關重要。元組和清單是兩個廣泛使用的選項，了解它們的效能差異是關鍵。

效率比較：元組與列表

總體而言，元組在實例化和元素檢索方面表現出卓越的性能，在幾個方面優於列表：

常數折疊

由常數形成的元組可以由Python 的最佳化器預先計算，從而簡化程式碼執行。相反，列表必須從頭開始建置。

重複使用與複製

建立元組的副本就像為其指定新名稱一樣簡單，因為它們是不可變的。另一方面，清單在建立副本時需要複製所有資料。

緊湊存儲

元組具有固定大小，與列表相比，可以更緊湊地存儲它們，這會為未來可能的擴展過度分配內存。

直接元素引用

元組直接引用其元素，而列表使用額外的間接層到外部指標數組。這使得元組在索引查找和拆包操作方面具有優勢。

性能基準

經驗測試證實了元組的性能優勢。例如，以下測試展示了元組在索引查找中的效率：

<code class="python">$ python3.6 -m timeit -s 'a = (10, 20, 30)' 'a[1]'
10000000 loops, best of 3: 0.0304 usec per loop
$ python3.6 -m timeit -s 'a = [10, 20, 30]' 'a[1]'
10000000 loops, best of 3: 0.0309 usec per loop</code>

結論

就效率而言，元組是 Python 中相對於列表的首選。它們的不斷折疊、重複使用、緊湊存儲和直接元素引用提供了顯著的性能優勢。了解這些微妙但影響深遠的差異可以優化您的 Python 程式碼並提高其執行速度。

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