• 数据类型· 第1篇《元组和列表的性能分析、命名元组》


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    作者:清菡
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    • 一、元组和列表
      • 1.元组和列表的性能分析
      • 2.为什么列表在 Python 中是最常用的呢?
      • 3.timeit 里面有个 Timer 类
      • 4.timeit 里面还有个直接用的 timeit 的方法,timeit.timeit()
      • 5.这 2 个方法有啥区别?
    • 二、命名元组
    • 三、命名元组有什么特点?

    一、元组和列表

    元组vs列表

    1.元组和列表的性能分析

    元组和列表用来存储数据,在元组和列表里面查询的时候,到底哪个更快呢?

    计算创建元组和列表所需的时间:ipython 中使用timeit这个命令。

    计算时间模块介绍:

    import timeit
    #timeit.timeit
    

    可以用这个模块来测试函数的性能。

    安装 ipython:pip install ipython

    ipython 是个交互环境,就跟我们输入 Python 进去是一样的。只不过它外面做了一层封装,比 Python 交互环境更好用一点。

    ipython 里面有一个命令叫做timeit,后面可以跟一个 Python 表达式。

    例如定义一个列表在后面:

    敲完这行命令,返回了一行时间。这个是在内存中初始化一个列表,如图可以看到创建了一千万次,时间是 48.4ns

    可以看出,创建一个元组比创建一个列表要快得多。

    元组的速度比列表要快 3 倍多。在内存里,当我们创建一个列表的时候,会划分一块区域出来,拿一块区域给列表来储存值。例如初始化,里面给它留了 20 个位置在这个列表里面储存值。

    列表占用内存如图

    当储存到一定程度,Python 解释器检测到列表快要盛满了的时候,它会对列表做一个扩容。

    给扩容到 200,当存储到 150 的时候,发现又快存储满了,又会给你继续扩容。

    随着数据的增多,底层会不断给这个列表扩容。

    初始化一个元组,同样也是一千万次,只需 12.8ns

    元组是一个不可变的类型。

    比如定义的元组里面有 3 个元素,Python 解释器在给它分内存的时候,就给它分了 3 个格子。

    这里面只能存 3 条数据,就这么大,所以元组占用的内存比列表要少。

    元组和列表内存占用对比图

    用一个列表存储 50 条数据和用一个元组存储 50 条数据,那么元组占用的内存要比列表小得多。

    2.为什么列表在 Python 中是最常用的呢?

    因为列表比较灵活,用列表的话,可以往里面不断得添加元素。如果元素固定的,那就用元组。

    3.timeit 里面有个 Timer 类。

    来看看这个类的源码:

    timer=default_timer代表的是:创建一个列表、元组等,它要执行的一个次数。

    看源码,默认是一千万次:

    import timeit  # 这个模块可以用来做性能分析
    
    
    def func():
        for i in range(10):
            print(i)
    
    # 这个对象有个方法叫做timeit
    res = timeit.Timer(func).timeit(100) # 把这个func函数传进去,运行100次,然后返回的是个时间
    # timeit.Timer(func).timeit(100)中函数func是不需要加引号的,如果是字符串、列表这些需要加
    # 引号放进去
    
    print(res)
    

    可以看到运行 100 次需要的时间是:0.0043269999999999975

    4.timeit 里面还有个直接用的 timeit 的方法,timeit.timeit()

    import timeit  # 这个模块可以用来做性能分析
    
    
    def func():
        for i in range(10):
            print(i)
    
    # 这个对象有个方法叫做timeit
    # res = timeit.Timer(func).timeit(100) # 把这个func函数传进去,运行100次,然后返回的是个时间
    # timeit.Timer(func).timeit(100)中函数func是不需要加引号的,如果是字符串、列表这些需要加引号放进去
    
    # print(res)
    
    res2 = timeit.timeit('[1,2,3]')
    print(res2)
    

    这个模块的作用: 大家写的功能函数,可以用它测下功能函数的速度,执行大概要多久。

    默认是一千万次,结果如下:

    如果列表不加引号直接传是会报错的:

    提示不可被调用!

    5.这 2 个方法有啥区别?

    其实它们是一个东西。

    二、命名元组

    元组的性能是大大优于列表的。元组、列表在使用的时候,都是通过下标索引取值的。

    下标索引取值不太人性化,如果我知道数据储存在元组里面,但是我不知道它具体储存的下标位置。这个时候找这个元素,还得先把下标找出来,知道下标再去拿,这样很不方便。

    字典的话,这方面就比较有优势。数据是存储在字典里面的,只要通过键,就能把值找到。字典相对于元组和列表,有一定的优势和劣势。

    命名元组使用的时候可以让元组像字典一样去取值。

    例如,有个元组里面保存了 3 条数据:

    创建一个命名元组的话,需要用到 Python 的一个内置模块from collections import namedtuple

    import timeit  # 这个模块可以用来做性能分析
    from collections import namedtuple
    # namedtuple是个函数,创建命名元组可以通过这个函数来创建
    
    def func():
        for i in range(10):
            print(i)
    
    # 这个对象有个方法叫做timeit
    # res = timeit.Timer(func).timeit(100) # 把这个func函数传进去,运行100次,然后返回的是个时间
    # timeit.Timer(func).timeit(100)中函数func是不需要加引号的,如果是字符串、列表这些需要加引号放进去
    
    # print(res)
    
    res2 = timeit.timeit('[1,2,3]')
    
    print(res2)
    
    
    # 命名元组
    
    # 如果知道里面储存的具体位置,可以通过下标取值。例如tu=[0]
    # 如果我不知道名字存储在哪里,通过下标去取值就不好取了
    
    # 命名元组可以使取值的时候像列表一样取
    
    student_info = namedtuple('info_tuple',['name','age','gender']) # 这个函数接收2个参数,第一个参数是创建命名元组的类型的名字;
    # 第二个参数的话,传一个列表
    # 列表里写创建命名元组的一个命名,例如第一个元素命名为name
    # 这个函数调用传了2个参数,返回出来一个对象。这个对象叫做student_info
    # 通过这个对象student_info创建命名元组
    
    tu = student_info('qinghan',18,'nv')
    print(tu)
    

    这个 tu 就是个命名元组。

    student_info 是通过命名元组这个namedtuple函数创建命名元组类型:namedtuple('info_tuple',['name','age','gender'])

    然后返回出来一个对象student_info

    通过student_info这个对象传入对应的元组,定义元组的时候就通过这个对象把元素写进去,返回的就是命名元组。

    三、命名元组有什么特点?

    它取值的时候可以像字典一样取值,通过对应的键,找到对应的值。命名元组使用起来更像对象。

    这样用:命名元组.name

    这样就能找到 name 所对应的值:

    
    import timeit  # 这个模块可以用来做性能分析
    from collections import namedtuple
    # namedtuple是个函数,创建命名元组可以通过这个函数来创建
    
    def func():
        for i in range(10):
            print(i)
    
    # 这个对象有个方法叫做timeit
    # res = timeit.Timer(func).timeit(100) # 把这个func函数传进去,运行100次,然后返回的是个时间
    # timeit.Timer(func).timeit(100)中函数func是不需要加引号的,如果是字符串、列表这些需要加引号放进去
    
    # print(res)
    
    res2 = timeit.timeit('[1,2,3]')
    
    print(res2)
    
    
    # 命名元组
    
    # 如果知道里面储存的具体位置,可以通过下标取值。例如tu=[0]
    # 如果我不知道名字存储在哪里,通过下标去取值就不好取了
    
    # 命名元组可以使取值的时候像列表一样取
    
    student_info = namedtuple('info_tuple',['name','age','gender']) # 这个函数接收2个参数,第一个参数是创建命名元组的类型的名字;
    # 第二个参数的话,传一个列表
    # 列表里写创建命名元组的一个命名,例如第一个元素命名为name
    # 这个函数调用传了2个参数,返回出来一个对象。这个对象叫做student_info
    # 通过这个对象student_info创建命名元组
    
    tu = student_info('qinghan',18,'nv')
    print(tu.name)
    

    设定命名元组类型的时候,它返回的这个对象它里面只包含了传进去的这几个名字。

    接下来,要创建命名元组的时候,元素和它一样多,名字和对应的元素的值是一一对应的,不能多,不能少。

    否则就会报错:

    print(type(tu)) # 看下它的类型

    它返回的对象和类型名用的同一个名字。

    print(type(student_info))

    import timeit  # 这个模块可以用来做性能分析
    from collections import namedtuple
    # namedtuple是个函数,创建命名元组可以通过这个函数来创建
    
    def func():
        for i in range(10):
            print(i)
    
    # 这个对象有个方法叫做timeit
    # res = timeit.Timer(func).timeit(100) # 把这个func函数传进去,运行100次,然后返回的是个时间
    # timeit.Timer(func).timeit(100)中函数func是不需要加引号的,如果是字符串、列表这些需要加引号放进去
    
    # print(res)
    
    res2 = timeit.timeit('[1,2,3]')
    
    print(res2)
    
    
    # 命名元组
    
    # 如果知道里面储存的具体位置,可以通过下标取值。例如tu=[0]
    # 如果我不知道名字存储在哪里,通过下标去取值就不好取了
    
    # 命名元组可以使取值的时候像列表一样取
    # 设定命名元组类型
    # student_info是个类
    student_info = namedtuple('student_info',['name','age','gender']) # 这个函数接收2个参数,第一个参数是创建命名元组的类型的名字;
    # 第二个参数的话,传一个列表
    # 列表里写创建命名元组的一个命名,例如第一个元素命名为name
    # 这个函数调用传了2个参数,返回出来一个对象。这个对象叫做student_info
    # 通过这个对象student_info创建命名元组
    
    tu = student_info('qinghan',18,'nv')
    print(tu.name)
    
    print(type(tu)) # 看下它的类型
    print(type(student_info))
    # 因为student_info是个类,所以看student_info的type就是个type。随便看哪个类都是一样的。
    

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