數(shù)據(jù)類型之元組和列表的性能分析、命名元組

作者：清菡 2021-01-13 05:18:50

元組和列表用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，在元組和列表里面查詢的時(shí)候，到底哪個(gè)更快呢?計(jì)算創(chuàng)建元組和列表所需的時(shí)間：ipython 中使用timeit這個(gè)命令。

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一、元組和列表
- 1.元組和列表的性能分析
- 2.為什么列表在 Python 中是最常用的呢?
- 3.timeit 里面有個(gè) Timer 類
- 4.timeit 里面還有個(gè)直接用的 timeit 的方法，timeit.timeit()
- 5.這 2 個(gè)方法有啥區(qū)別?
二、命名元組
三、命名元組有什么特點(diǎn)?

一、元組和列表

元組vs列表

1.元組和列表的性能分析

元組和列表用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，在元組和列表里面查詢的時(shí)候，到底哪個(gè)更快呢?

計(jì)算創(chuàng)建元組和列表所需的時(shí)間：ipython 中使用timeit這個(gè)命令。

計(jì)算時(shí)間模塊介紹：

import timeit 
#timeit.timeit

可以用這個(gè)模塊來(lái)測(cè)試函數(shù)的性能。

安裝 ipython：pip install ipython

ipython 是個(gè)交互環(huán)境，就跟我們輸入 Python 進(jìn)去是一樣的。只不過(guò)它外面做了一層封裝，比 Python 交互環(huán)境更好用一點(diǎn)。

ipython 里面有一個(gè)命令叫做timeit，后面可以跟一個(gè) Python 表達(dá)式。

例如定義一個(gè)列表在后面：

敲完這行命令，返回了一行時(shí)間。這個(gè)是在內(nèi)存中初始化一個(gè)列表，如圖可以看到創(chuàng)建了一千萬(wàn)次，時(shí)間是 48.4ns

可以看出，創(chuàng)建一個(gè)元組比創(chuàng)建一個(gè)列表要快得多。

元組的速度比列表要快 3 倍多。在內(nèi)存里，當(dāng)我們創(chuàng)建一個(gè)列表的時(shí)候，會(huì)劃分一塊區(qū)域出來(lái)，拿一塊區(qū)域給列表來(lái)儲(chǔ)存值。例如初始化，里面給它留了 20 個(gè)位置在這個(gè)列表里面儲(chǔ)存值。

列表占用內(nèi)存如圖

當(dāng)儲(chǔ)存到一定程度，Python 解釋器檢測(cè)到列表快要盛滿了的時(shí)候，它會(huì)對(duì)列表做一個(gè)擴(kuò)容。

給擴(kuò)容到 200，當(dāng)存儲(chǔ)到 150 的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)又快存儲(chǔ)滿了，又會(huì)給你繼續(xù)擴(kuò)容。

隨著數(shù)據(jù)的增多，底層會(huì)不斷給這個(gè)列表擴(kuò)容。

初始化一個(gè)元組，同樣也是一千萬(wàn)次，只需 12.8ns

元組是一個(gè)不可變的類型。

比如定義的元組里面有 3 個(gè)元素，Python 解釋器在給它分內(nèi)存的時(shí)候，就給它分了 3 個(gè)格子。

這里面只能存 3 條數(shù)據(jù)，就這么大，所以元組占用的內(nèi)存比列表要少。

元組和列表內(nèi)存占用對(duì)比圖

用一個(gè)列表存儲(chǔ) 50 條數(shù)據(jù)和用一個(gè)元組存儲(chǔ) 50 條數(shù)據(jù)，那么元組占用的內(nèi)存要比列表小得多。

2.為什么列表在 Python 中是最常用的呢?

因?yàn)榱斜肀容^靈活，用列表的話，可以往里面不斷得添加元素。如果元素固定的，那就用元組。

3.timeit 里面有個(gè) Timer 類。

來(lái)看看這個(gè)類的源碼：

timer=default_timer代表的是：創(chuàng)建一個(gè)列表、元組等，它要執(zhí)行的一個(gè)次數(shù)。

看源碼，默認(rèn)是一千萬(wàn)次：

import timeit # 這個(gè)模塊可以用來(lái)做性能分析def func(): for i in range(10): print(i)# 這個(gè)對(duì)象有個(gè)方法叫做timeitres = timeit.Timer(func).timeit(100) # 把這個(gè)func函數(shù)傳進(jìn)去，運(yùn)行100次，然后返回的是個(gè)時(shí)間# timeit.Timer(func).timeit(100)中函數(shù)func是不需要加引號(hào)的，如果是字符串、列表這些需要加# 引號(hào)放進(jìn)去print(res)

可以看到運(yùn)行 100 次需要的時(shí)間是：0.0043269999999999975

4.timeit 里面還有個(gè)直接用的 timeit 的方法，timeit.timeit()

import timeit  # 這個(gè)模塊可以用來(lái)做性能分析 
 
 
def func(): 
    for i in range(10): 
        print(i) 
 
# 這個(gè)對(duì)象有個(gè)方法叫做timeit 
# res = timeit.Timer(func).timeit(100) # 把這個(gè)func函數(shù)傳進(jìn)去，運(yùn)行100次，然后返回的是個(gè)時(shí)間 
# timeit.Timer(func).timeit(100)中函數(shù)func是不需要加引號(hào)的，如果是字符串、列表這些需要加引號(hào)放進(jìn)去 
 
# print(res) 
 
res2 = timeit.timeit('[1,2,3]') 
print(res2)

這個(gè)模塊的作用：大家寫(xiě)的功能函數(shù)，可以用它測(cè)下功能函數(shù)的速度，執(zhí)行大概要多久。

默認(rèn)是一千萬(wàn)次，結(jié)果如下：

如果列表不加引號(hào)直接傳是會(huì)報(bào)錯(cuò)的：

提示不可被調(diào)用!

5.這 2 個(gè)方法有啥區(qū)別?

其實(shí)它們是一個(gè)東西。

二、命名元組

元組的性能是大大優(yōu)于列表的。元組、列表在使用的時(shí)候，都是通過(guò)下標(biāo)索引取值的。

下標(biāo)索引取值不太人性化，如果我知道數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在元組里面，但是我不知道它具體儲(chǔ)存的下標(biāo)位置。這個(gè)時(shí)候找這個(gè)元素，還得先把下標(biāo)找出來(lái)，知道下標(biāo)再去拿，這樣很不方便。

字典的話，這方面就比較有優(yōu)勢(shì)。數(shù)據(jù)是存儲(chǔ)在字典里面的，只要通過(guò)鍵，就能把值找到。字典相對(duì)于元組和列表，有一定的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。

命名元組使用的時(shí)候可以讓元組像字典一樣去取值。

例如，有個(gè)元組里面保存了 3 條數(shù)據(jù)：

創(chuàng)建一個(gè)命名元組的話，需要用到 Python 的一個(gè)內(nèi)置模塊from collections import namedtuple

import timeit  # 這個(gè)模塊可以用來(lái)做性能分析 
from collections import namedtuple 
# namedtuple是個(gè)函數(shù)，創(chuàng)建命名元組可以通過(guò)這個(gè)函數(shù)來(lái)創(chuàng)建 
 
def func(): 
    for i in range(10): 
        print(i) 
 
# 這個(gè)對(duì)象有個(gè)方法叫做timeit 
# res = timeit.Timer(func).timeit(100) # 把這個(gè)func函數(shù)傳進(jìn)去，運(yùn)行100次，然后返回的是個(gè)時(shí)間 
# timeit.Timer(func).timeit(100)中函數(shù)func是不需要加引號(hào)的，如果是字符串、列表這些需要加引號(hào)放進(jìn)去 
 
# print(res) 
 
res2 = timeit.timeit('[1,2,3]') 
 
print(res2) 
 
 
# 命名元組 
 
# 如果知道里面儲(chǔ)存的具體位置，可以通過(guò)下標(biāo)取值。例如tu=[0] 
# 如果我不知道名字存儲(chǔ)在哪里，通過(guò)下標(biāo)去取值就不好取了 
 
# 命名元組可以使取值的時(shí)候像列表一樣取 
 
student_info = namedtuple('info_tuple',['name','age','gender']) # 這個(gè)函數(shù)接收2個(gè)參數(shù)，第一個(gè)參數(shù)是創(chuàng)建命名元組的類型的名字； 
# 第二個(gè)參數(shù)的話，傳一個(gè)列表 
# 列表里寫(xiě)創(chuàng)建命名元組的一個(gè)命名，例如第一個(gè)元素命名為name 
# 這個(gè)函數(shù)調(diào)用傳了2個(gè)參數(shù)，返回出來(lái)一個(gè)對(duì)象。這個(gè)對(duì)象叫做student_info 
# 通過(guò)這個(gè)對(duì)象student_info創(chuàng)建命名元組 
 
tu = student_info('qinghan',18,'nv') 
print(tu)

這個(gè) tu 就是個(gè)命名元組。

student_info 是通過(guò)命名元組這個(gè)namedtuple函數(shù)創(chuàng)建命名元組類型：namedtuple('info_tuple',['name','age','gender'])。

然后返回出來(lái)一個(gè)對(duì)象student_info

通過(guò)student_info這個(gè)對(duì)象傳入對(duì)應(yīng)的元組，定義元組的時(shí)候就通過(guò)這個(gè)對(duì)象把元素寫(xiě)進(jìn)去，返回的就是命名元組。

三、命名元組有什么特點(diǎn)?

它取值的時(shí)候可以像字典一樣取值，通過(guò)對(duì)應(yīng)的鍵，找到對(duì)應(yīng)的值。命名元組使用起來(lái)更像對(duì)象。

這樣用：命名元組.name

這樣就能找到 name 所對(duì)應(yīng)的值：

import timeit  # 這個(gè)模塊可以用來(lái)做性能分析 
from collections import namedtuple 
# namedtuple是個(gè)函數(shù)，創(chuàng)建命名元組可以通過(guò)這個(gè)函數(shù)來(lái)創(chuàng)建 
 
def func(): 
    for i in range(10): 
        print(i) 
 
# 這個(gè)對(duì)象有個(gè)方法叫做timeit 
# res = timeit.Timer(func).timeit(100) # 把這個(gè)func函數(shù)傳進(jìn)去，運(yùn)行100次，然后返回的是個(gè)時(shí)間 
# timeit.Timer(func).timeit(100)中函數(shù)func是不需要加引號(hào)的，如果是字符串、列表這些需要加引號(hào)放進(jìn)去 
 
# print(res) 
 
res2 = timeit.timeit('[1,2,3]') 
 
print(res2) 
 
 
# 命名元組 
 
# 如果知道里面儲(chǔ)存的具體位置，可以通過(guò)下標(biāo)取值。例如tu=[0] 
# 如果我不知道名字存儲(chǔ)在哪里，通過(guò)下標(biāo)去取值就不好取了 
 
# 命名元組可以使取值的時(shí)候像列表一樣取 
 
student_info = namedtuple('info_tuple',['name','age','gender']) # 這個(gè)函數(shù)接收2個(gè)參數(shù)，第一個(gè)參數(shù)是創(chuàng)建命名元組的類型的名字； 
# 第二個(gè)參數(shù)的話，傳一個(gè)列表 
# 列表里寫(xiě)創(chuàng)建命名元組的一個(gè)命名，例如第一個(gè)元素命名為name 
# 這個(gè)函數(shù)調(diào)用傳了2個(gè)參數(shù)，返回出來(lái)一個(gè)對(duì)象。這個(gè)對(duì)象叫做student_info 
# 通過(guò)這個(gè)對(duì)象student_info創(chuàng)建命名元組 
 
tu = student_info('qinghan',18,'nv') 
print(tu.name)

設(shè)定命名元組類型的時(shí)候，它返回的這個(gè)對(duì)象它里面只包含了傳進(jìn)去的這幾個(gè)名字。

接下來(lái)，要?jiǎng)?chuàng)建命名元組的時(shí)候，元素和它一樣多，名字和對(duì)應(yīng)的元素的值是一一對(duì)應(yīng)的，不能多，不能少。

否則就會(huì)報(bào)錯(cuò)：

print(type(tu)) # 看下它的類型

它返回的對(duì)象和類型名用的同一個(gè)名字。

print(type(student_info))

import timeit  # 這個(gè)模塊可以用來(lái)做性能分析 
from collections import namedtuple 
# namedtuple是個(gè)函數(shù)，創(chuàng)建命名元組可以通過(guò)這個(gè)函數(shù)來(lái)創(chuàng)建 
 
def func(): 
    for i in range(10): 
        print(i) 
 
# 這個(gè)對(duì)象有個(gè)方法叫做timeit 
# res = timeit.Timer(func).timeit(100) # 把這個(gè)func函數(shù)傳進(jìn)去，運(yùn)行100次，然后返回的是個(gè)時(shí)間 
# timeit.Timer(func).timeit(100)中函數(shù)func是不需要加引號(hào)的，如果是字符串、列表這些需要加引號(hào)放進(jìn)去 
 
# print(res) 
 
res2 = timeit.timeit('[1,2,3]') 
 
print(res2) 
 
 
# 命名元組 
 
# 如果知道里面儲(chǔ)存的具體位置，可以通過(guò)下標(biāo)取值。例如tu=[0] 
# 如果我不知道名字存儲(chǔ)在哪里，通過(guò)下標(biāo)去取值就不好取了 
 
# 命名元組可以使取值的時(shí)候像列表一樣取 
# 設(shè)定命名元組類型 
# student_info是個(gè)類 
student_info = namedtuple('student_info',['name','age','gender']) # 這個(gè)函數(shù)接收2個(gè)參數(shù)，第一個(gè)參數(shù)是創(chuàng)建命名元組的類型的名字； 
# 第二個(gè)參數(shù)的話，傳一個(gè)列表 
# 列表里寫(xiě)創(chuàng)建命名元組的一個(gè)命名，例如第一個(gè)元素命名為name 
# 這個(gè)函數(shù)調(diào)用傳了2個(gè)參數(shù)，返回出來(lái)一個(gè)對(duì)象。這個(gè)對(duì)象叫做student_info 
# 通過(guò)這個(gè)對(duì)象student_info創(chuàng)建命名元組 
 
tu = student_info('qinghan',18,'nv') 
print(tu.name) 
 
print(type(tu)) # 看下它的類型 
print(type(student_info)) 
# 因?yàn)閟tudent_info是個(gè)類，所以看student_info的type就是個(gè)type。隨便看哪個(gè)類都是一樣的。