python列表和元组,到底用哪一个?( 二 )


l = [1, 2, 3]l.__sizeof__()64tup = (1, 2, 3)tup.__sizeof__()48 ?复制代码你可以看到,对列表和元组,我们放置了相同的元素,但是元组的存储空间,却比列表要少 16 字节 。这是为什么呢?
事实上,由于列表是动态的,所以它需要存储指针,来指向对应的元素(上述例子中,对于 int 型,8 字节) 。另外,由于列表可变,所以需要额外存储已经分配的长度大小(8 字节),这样才可以实时追踪列表空间的使用情况,当空间不足时,及时分配额外空间 。
l = []l.__sizeof__() // 空列表的存储空间为 40 字节40l.append(1)l.__sizeof__() 72 // 加入了元素 1 之后,列表为其分配了可以存储 4 个元素的空间 (72 - 40)/8 = 4l.append(2) l.__sizeof__()72 // 由于之前分配了空间,所以加入元素 2,列表空间不变l.append(3)l.__sizeof__() 72 // 同上l.append(4)l.__sizeof__() 72 // 同上l.append(5)l.__sizeof__() 104 // 加入元素 5 之后,列表的空间不足,所以又额外分配了可以存储 4 个元素的空间?复制代码上面的例子,大概描述了列表空间分配的过程 。我们可以看到,为了减小每次增加 / 删减操作时空间分配的开销,Python 每次分配空间时都会额外多分配一些,这样的机制(over-allocating)保证了其操作的高效性:增加 / 删除的时间复杂度均为 O(1) 。
但是对于元组,情况就不同了 。元组长度大小固定,元素不可变,所以存储空间固定 。
看了前面的分析,你也许会觉得,这样的差异可以忽略不计 。但是想象一下,如果列表和元组存储元素的个数是一亿,十亿甚至更大数量级时,你还能忽略这样的差异吗?
列表和元组的性能通过学习列表和元组存储方式的差异,我们可以得出结论:元组要比列表更加轻量级一些,所以总体上来说,元组的性能速度要略优于列表 。
【python列表和元组,到底用哪一个?】另外,Python 会在后台,对静态数据做一些资源缓存(resource caching) 。通常来说,因为垃圾回收机制的存在,如果一些变量不被使用了,Python 就会回收它们所占用的内存,返还给操作系统,以便其他变量或其他应用使用 。
但是对于一些静态变量,比如元组,如果它不被使用并且占用空间不大时,Python 会暂时缓存这部分内存 。这样,下次我们再创建同样大小的元组时,Python 就可以不用再向操作系统发出请求,去寻找内存,而是可以直接分配之前缓存的内存空间,这样就能大大加快程序的运行速度 。
下面的例子,是计算初始化一个相同元素的列表和元组分别所需的时间 。我们可以看到,元组的初始化速度,要比列表快 5 倍 。
python3 -m timeit 'x=(1,2,3,4,5,6)'20000000 loops, best of 5: 9.97 nsec per looppython3 -m timeit 'x=[1,2,3,4,5,6]'5000000 loops, best of 5: 50.1 nsec per loop?复制代码但如果是索引操作的话,两者的速度差别非常小,几乎可以忽略不计 。
python3 -m timeit -s 'x=[1,2,3,4,5,6]' 'y=x[3]'10000000 loops, best of 5: 22.2 nsec per looppython3 -m timeit -s 'x=(1,2,3,4,5,6)' 'y=x[3]'10000000 loops, best of 5: 21.9 nsec per loop?复制代码当然,如果你想要增加、删减或者改变元素,那么列表显然更优 。原因你现在肯定知道了,那就是对于元组,你必须得通过新建一个元组来完成 。
列表和元组的使用场景那么列表和元组到底用哪一个呢?根据上面所说的特性,我们具体情况具体分析 。
1. 如果存储的数据和数量不变,比如你有一个函数,需要返回的是一个地点的经纬度,然后直接传给前端渲染,那么肯定选用元组更合适 。
def get_location():.....return (longitude, latitude)?复制代码2. 如果存储的数据或数量是可变的,比如社交平台上的一个日志功能,是统计一个用户在一周之内看了哪些用户的帖子,那么则用列表更合适 。
viewer_owner_id_list = [] # 里面的每个元素记录了这个 viewer 一周内看过的所有 owner 的 idrecords = queryDB(viewer_id) # 索引数据库,拿到某个 viewer 一周内的日志for record in records:viewer_owner_id_list.append(record.id)?复制代码总结关于列表和元组,我们今天聊了很多,最后一起总结一下你必须掌握的内容 。
总的来说,列表和元组都是有序的,可以存储任意数据类型的集合,区别主要在于下面这两点 。