Python 面试题, Python 中的列表和元组有什么区别?

Step 1

Q:: Python 中的列表和元组有什么区别？

A:: 列表和元组都是 Python 中用于存储一系列数据的内置数据结构，但它们有以下几个主要区别：

1. 可变性：列表是可变的（mutable），这意味着你可以修改列表中的元素，例如增加、删除或更改元素。相反，元组是不可变的（immutable），一旦创建，元组的元素就不能更改。

2. **语法**：列表使用方括号 [] 表示，而元组使用小括号 () 表示。例如，列表 [1, 2, 3] 和元组 (1, 2, 3)。

3. 性能：由于元组是不可变的，因此在一定程度上它们的性能比列表更高，特别是在需要大量不变数据的情况下。

4. 用途：列表通常用于需要动态修改数据的场景，而元组则适用于需要保证数据不变的情况，常用作字典的键或作为函数参数的固定集合。

Step 2

Q:: 为什么元组是不可变的？

A:: 元组的不可变性来自于设计初衷。不可变的数据结构在多线程环境下具有更高的安全性，因为它们不能被意外修改，从而避免了竞争条件。此外，不可变性允许 Python 优化内存使用，如缓存和复用相同内容的元组对象。在函数参数传递中，元组的不可变性可以确保参数的安全性，不会在函数内部被改变。

Step 3

Q:: 在什么情况下应该优先使用元组而不是列表？

A:: 当你有一组不需要修改的数据时，应该使用元组。例如，存储地理坐标 (纬度, 经度)、RGB 颜色值、配置项、或者作为字典中的键。由于元组的不可变性，它们可以在需要保证数据安全性的场景下使用，比如在多线程环境中共享数据。

Step 4

Q:: 列表和元组在内存分配上的差异是什么？

A:: 由于元组是不可变的，Python 可以在内存中对它们进行优化。列表为了支持动态增删改操作，通常会预分配一定的额外内存以容纳可能新增的元素，因此占用的内存可能会比实际元素数量更多。而元组由于其不可变性，内存分配是固定的，更加紧凑。