تفاوت تاپل (Tuple) و لیست (List) در پایتون

تفاوت تاپل (Tuple) و لیست (List) در پایتون

تاپل و لیست دو ساختار داده‌ای مهم در پایتون هستند که برای ذخیره مجموعه ای از عناصر استفاده می‌شوند، اما تفاوت‌های اساسی بین آن‌ها وجود دارد که باعث می‌شود در موقعیت‌های مختلف از یکی از آن‌ها استفاده کنیم.

تفاوت‌های اصلی تاپل و لیست:

• تغییرپذیری (Mutability):

  در پایتون، تاپل‌ها (tuples) و لیست‌ها (lists) هر دو برای ذخیره مجموعه ای از عناصر استفاده می‌شوند، اما تفاوت اصلی آن‌ها در تغییرپذیری است. این تفاوت به معنای توانایی تغییر عناصر یک مجموعه پس از ایجاد آن است.

  تاپل (Tuple)

  • تغییرناپذیر (Immutable): پس از ایجاد یک تاپل، نمی‌توان عناصر آن را اضافه، حذف یا تغییر داد.
  • ایجاد با پرانتز: از پرانتز برای تعریف تاپل استفاده می‌شود.
  • کاربردها: برای ذخیره داده‌های ثابت مانند مختصات، مقادیر ثابت پیکربندی و اطلاعاتی که نباید تغییر کنند، مناسب هستند.

  مثال:

  Python

  my_tuple = (۱, ۲, ۳, "hello")
  # نمی‌توانید عنصری را تغییر دهید:
  # my_tuple[0] = 5  # این خط باعث خطا می‌شود
  

  لیست (List)

  • تغییرپذیر (Mutable): می‌توانید عناصر یک لیست را بعد از ایجاد آن اضافه، حذف یا تغییر دهید.
  • ایجاد با براکت: از براکت برای تعریف لیست استفاده می‌شود.
  • کاربردها: برای ذخیره داده‌هایی که ممکن است در طول اجرای برنامه تغییر کنند، مانند لیست خرید، نتایج جستجو و داده‌های ورودی کاربر، مناسب هستند.

  مثال:

  Python

  my_list = [۱, ۲, ۳, "world"]
  # می‌توانید عنصری را تغییر دهید:
  my_list[۰] = ۵
  print(my_list)  # خروجی: [۵, ۲, ۳, "world"]
  

  خلاصه جدول مقایسه

  ویژگی	تاپل	لیست
  تغییرپذیری	خیر	بله
  ایجاد با	پرانتز ()	براکت []
  کاربردها	داده‌های ثابت، مختصات	داده‌های متغیر، لیست‌های خرید

• سرعت:

  • تفاوت اصلی تاپل و لیست از نظر سرعت

    یکی از تفاوت‌های مهم بین تاپل‌ها و لیست‌ها در پایتون، سرعت اجرای عملیات روی آن‌ها است. این تفاوت به دلیل تغییرناپذیر بودن تاپل‌ها و تغییرپذیر بودن لیست‌ها است.

    چرا تاپل‌ها معمولاً سریع‌تر هستند؟

    • سادگی ساختار داخلی: تاپل‌ها ساختار ساده‌تری دارند و پایتون می‌تواند آن‌ها را بهینه‌تر در حافظه ذخیره کند.
    • تغییرناپذیری: به دلیل تغییرناپذیر بودن تاپل‌ها، پایتون نیازی به انجام عملیات اضافی برای بررسی و بروزرسانی ارجاعات به عناصر تاپل ندارد.
    • بهینه‌سازی برای عملیات خواندن: عملیات خواندن از عناصر تاپل معمولاً سریع‌تر از لیست‌ها است.

    چه زمانی تفاوت سرعت مهم است؟

    • داده‌های بزرگ: در کار با داده‌های بسیار بزرگ، تفاوت سرعت بین تاپل و لیست می‌تواند محسوس باشد.
    • حلقه‌های تودرتو: در حلقه‌های تودرتو که بارها روی عناصر یک ساختار داده‌ای تکرار می‌شوند، تفاوت سرعت اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.
    • برنامه‌های زمان‌ حساس: در برنامه‌هایی که زمان اجرا بسیار مهم است، استفاده از تاپل‌ها می‌تواند به بهبود عملکرد کمک کند.

    مثال عملی

    Python

    import time
    
    # ایجاد یک لیست و یک تاپل بزرگ
    my_list = list(range(۱۰۰۰۰۰۰))
    my_tuple = tuple(range(۱۰۰۰۰۰۰))
    
    # اندازه گیری زمان دسترسی به عنصر اول
    start_time = time.time()
    first_element_list = my_list[۰]
    end_time = time.time()
    print("زمان دسترسی به عنصر اول لیست:", end_time - start_time)
    
    start_time = time.time()
    first_element_tuple = my_tuple[۰]
    end_time = time.time()
    print("زمان دسترسی به عنصر اول تاپل:", end_time - start_time)
    

    در این مثال، معمولاً مشاهده می‌کنید که دسترسی به عنصر اول تاپل سریع‌تر از دسترسی به عنصر اول لیست است.

    جمع‌بندی

    در بیشتر موارد، تفاوت سرعت بین تاپل و لیست بسیار ناچیز است و انتخاب بین آن‌ها به عوامل دیگری مانند خوانایی کد، نگهداری و نیازهای خاص برنامه بستگی دارد. با این حال، اگر با داده‌های بسیار بزرگ کار می‌کنید یا برنامه شما به شدت به زمان حساس است، استفاده از تاپل‌ها می‌تواند به بهبود عملکرد کمک کند.

    توجه: در نسخه‌های جدیدتر پایتون، بهینه‌سازی‌های زیادی در اجرای لیست‌ها انجام شده است و تفاوت سرعت بین تاپل و لیست ممکن است کمتر قابل توجه باشد.

     

• کاربرد:

  • تفاوت اصلی تاپل و لیست از نظر کاربرد

    تاپل‌ها و لیست‌ها هر دو برای ذخیره‌سازی مجموعه‌ای از عناصر در پایتون استفاده می‌شوند، اما تفاوت اصلی آن‌ها در تغییرپذیری (Mutability) باعث می‌شود که کاربردهای متفاوتی داشته باشند.

    تاپل (Tuple)

    • داده‌های ثابت: زمانی که شما به داده‌هایی نیاز دارید که پس از ایجاد تغییر نکنند، تاپل بهترین گزینه است. مثلاً مختصات یک نقطه، تاریخ تولد یا اطلاعاتی که به عنوان کلید در دیکشنری استفاده می‌شود.
    • کلیدهای دیکشنری: از آنجایی که کلیدهای دیکشنری باید تغییرناپذیر باشند، تاپل‌ها برای این منظور بسیار مناسب هستند.
    • بازگشت چندین مقدار از یک تابع: توابع می‌توانند چندین مقدار را به صورت یک تاپل برگردانند.
    • حفاظت از داده‌ها: با استفاده از تاپل‌ها می‌توانید از تغییر تصادفی داده‌ها جلوگیری کنید.

    لیست (List)

    • داده‌های متغیر: زمانی که به داده‌هایی نیاز دارید که ممکن است در طول اجرای برنامه تغییر کنند، لیست بهترین گزینه است. مثلاً لیست خرید، نتایج جستجو یا هر مجموعه داده‌ای که به طور پویا تغییر می‌کند.
    • عملیات اضافه کردن، حذف و تغییر عناصر: لیست‌ها به شما اجازه می‌دهند به راحتی عناصر را اضافه، حذف یا تغییر دهید.
    • ساختارهای داده‌ای پیچیده‌تر: لیست‌ها می‌توانند برای ساختارهای داده‌ای پیچیده‌تر مانند صف‌ها، پشته‌ها و ماتریس‌ها استفاده شوند.

    خلاصه جدول مقایسه

    ویژگی	تاپل	لیست
    تغییرپذیری	خیر	بله
    کاربردها	داده‌های ثابت، کلیدهای دیکشنری، بازگشت چندین مقدار	داده‌های متغیر، لیست‌های پویا، ساختارهای داده‌ای پیچیده‌تر

    مثال‌های کاربردی

    • تاپل:
      • coordinates = (3, 7): مختصات یک نقطه
      • date_of_birth = (1990, 12, 25): تاریخ تولد
      • person = ('Alice', 30, 'New York')
    • لیست:
      • shopping_list = ["شیر", "تخم مرغ", "نان"]
      • numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
      • matrix = [[1, 2, 3], [4, 5, 6]]

    در نهایت

    انتخاب بین تاپل و لیست به نیازهای خاص برنامه شما بستگی دارد. اگر به داده‌های ثابت نیاز دارید و از تغییر آن‌ها می‌خواهید جلوگیری کنید، تاپل انتخاب بهتری است. اما اگر به داده‌های متغیر نیاز دارید و می‌خواهید به آن‌ها عناصر اضافه، حذف یا تغییر دهید، لیست انتخاب مناسب‌تری است.

    به طور خلاصه:

    • تاپل‌ها برای داده‌های ثابت و کلیدهای دیکشنری استفاده می‌شوند.
    • لیست‌ها برای داده‌های متغیر و ساختارهای داده‌ای پیچیده‌تر استفاده می‌شوند.

     

جدول مقایسه:

مثال:

# ایجاد یک تاپل
my_tuple = (۱, ۲, ۳, "hello")

# ایجاد یک لیست
my_list = [۱, ۲, ۳, "hello"]

# تلاش برای تغییر یک عنصر در تاپل (باعث خطا می‌شود)
my_tuple[۰] = ۴

# تغییر یک عنصر در لیست
my_list[۰] = ۴

coordinates = (۳, ۷)  # مختصات یک نقطه
date_of_birth = (۱۹۹۰, ۱۲, ۲۵)

shopping_list = ["شیر", "تخم مرغ", "نان"]
numbers = [۱, ۲, ۳, ۴, ۵]

my_dict = {(۱, ۲): "value"}