Источник: Nuances of Programming
Язык программирования Python предоставляет четыре встроенных типа данных для хранения коллекций из объектов. Все они наделены различными свойствами и характеристиками: list (список), tuple (кортеж), set (множество) и dictionary (словарь).
В статье обсудим различия между списками, кортежами, множествами и словарями, а также поразмышляем, когда лучше использовать каждый из встроенных типов последовательностей Python.
Примечание: поскольку словарь связывает соответствующие значения с ключами, а это совсем другой сценарий использования по сравнению со списками, множествами и кортежами (которые просто содержат значения), словарь не участвует в обсуждении.
Зачем вообще выбирать?
По большей части любая из последовательностей Python применяется на практике без особых проблем, в любом приложении. Однако представьте, что перед вами поставлена легендарная задача найти иголку в стоге сена: какой тип данных Python эффективнее всего справится с такой задачей с точки зрения скорости и памяти?
Может стог сена — это список? Как насчет кортежа? Почему бы не использовать множества всегда? На какие предостережения следует обратить внимание?
Давайте разберёмся.
Отличия между списком, кортежем и множеством
- Отличие 1: дубликаты.
Говоря проще, List и Tuple в Python как двойняшки разного пола, а тип данных Set для них как двоюродный брат. В отличие от списков или кортежей, множество не содержит дубликатов. Другими словами, элементы множества всегда уникальны. Получается, что множество удобно удаляет дубликаты, словно создано именно для этого.
- Отличие 2: упорядоченность.
Наверняка вы слышали утверждение “множества и словари в Python не упорядочены”, но на сегодняшний день — это лишь половина правды в зависимости от того, какой версией Python вы пользуетесь. До Python версии 3.6 словари и множества действительно не сохраняли порядок элементов, но начиная с Python 3.7, dictionary и set официально упорядочены по времени добавления элементов. А вот list и tuple — это всегда упорядоченные последовательности объектов.
- Отличие 3: индексация.
Что списки, что кортежи — оба поддерживают индексацию и срезы, а вот множества — нет.
Когда выбирать список, а когда — кортеж?
Как упоминалось в руководстве ранее, кортеж — неизменяемый тип данных, тогда как список — изменяемый. Кроме того, размер кортежа фиксированный, а вот размер списка — динамический.
- Список подходит, если:
- Последовательность планируется изменять.
- Планируется постепенно добавлять новые элементы в последовательность или удалять старые.
- Кортеж подходит, если:
- Последовательность НЕ планируется изменять.
- Все, что нужно от последовательности — это возможность поочередно перебирать постоянный набор элементов.
- Нужна последовательность элементов для ее назначения в качестве ключа словаря. Поскольку списки — это изменяемый тип данных, их нельзя применять в качестве ключей словаря.
- Важна скорость выполнения операций с последовательностью: из-за отсутствия возможности изменения, кортежи работают куда быстрее списков.
Когда выбирать множества?
Базовая структура типа данных “множество” — это хеш-таблица (Hash Table). Поэтому множества очень быстро справляются с проверкой элементов на вхождение, например содержится ли объект x в последовательности a_set.
Идея заключается в том, что поиск элемента в хэш-таблице — это операция O(1), то есть операция с постоянным временем выполнения.
Получается, всегда надо использовать множество?
По сути, если не нужно хранить дубликаты, то множество будет лучшим выбором, чем список.
Выводы
“Преждевременная оптимизация — корень всех зол”.
Итак, самое главное, что вам стоит запомнить по поводу списков, кортежей и множеств.
- Если необходимо хранить дубликаты, то выбирайте список или кортеж.
- Если НЕ планируется изменять последовательность после ее создания, то выбирайте кортеж, а не список.
- Если НЕ нужно хранить дубликаты, то воспользуйтесь множеством, так как они значительно быстрее определяют наличие объекта в последовательности.
В конечном итоге, по большей части не стоит слишком сильно задумываться о том, какого же типа данных последовательностью воспользоваться.
Главное — помнить о похожих чертах и особенностях встроенных типов данных Python.
Читайте также:
Перевод статьи Jerry Ng: Tuples vs. Lists vs. Sets in Python