一、前言

  在数学里，序列也称为数列，是指按照一定顺序排列的一列数，在程序设计中，序列是一种常用的数据存储方式，几乎每一种程序设计语言都提供了类似的数据结构。

  在Python中序列是最基本的数据结构。它是一块用于存放多个值得连续内存空间。Python中内置了5个常用的序列结构。分别是列表、元组、集合、字典和字符串。本文将详细介绍序列、列表和元组的使用方法。

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二、序列

  序列是一块用于存放多个值得连续内存空间，并且按一定顺序排列，每一个值（称为元素）都分配一个数字，称为索引或位置。通过该索引可以取出相应的值。

  在Python中，序列结构主要有序列、元组、集合、字典和字符串。对于这些序列结构有已下几个通用操作。

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1.索引

  序列中的每一个元素都有一个编号，也称为索引。这个索引是从0开始递增的，即下标为0表示第一个元素，下标为1表示第2个元素，依次类推，如图所示：

  Python比较神奇，它的索引可以是负数。这个索引从右向左计数，也就是从最后一个元素开始计数，即最后一个元素的索引值是-1，倒数第二个元素的索引值为-2，依次类推，如图所示：

注意： 在采用负数作为索引值时，是从-1开始的，而不是从0开始的，即最后一个元素的下标为-1，这就为了防止于第一个元素重合。

  通过索引可以访问序列中的任何元素。例如，定义一个包含4个元素的列表，要访问它的第三个元素和最后一个元素，可以使用下列代码：

verse = ["元素1", "元素2", "元素3", "元素4"]
print(verse[2])  # 输出第三个元素
print(verse[-1])  # 输出最后一个元素

  输出结构如下：

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2.切片

  切片操作是访问序列中元素的另一种方法，它可以访问一定范围内的元素。通过切片操作可以生成一个新的序列。实现切片操作的语法格式如下：

sname[start:end:step]

参数说明：

• sname：表示序列的名称
• start：表示切片的开始的位置（包括该位置），如若不指定，则默认为0。
• end：表示切片结束的位置（不包括该位置），如果不指定，则默认为序列的长度。
• step：表示切片的步长，如果省略，则默认为1，当省略步长时，最后最后一个冒号也省略。

说明： 在进行切片操作时，如果指定了步长，那么将按照该步长遍历序列元素，否则将一一遍历序列。

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  例如，下列代码

verse = ["元素1", "元素2", "元素3", "元素4", "元素5"]
print(verse[1:5])  # 获取第2个到第5元素
print(verse[0:5:2])  # 获取第一元素、第三个元素和第五个元素

  运行结果如下：

说明： 如果想复制整个序列，可以省略start和end参数都省略，但中间冒号需要保留，例如nab[:]，就表示复制整个名称为nab的序列。

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3.序列相加

  在Python中，支持两种相同的序列相加操作。即将两个序列连接，使用（+）运算符实现。例如将列表相加，可以使用下列代码：

verse1 = ["元素1", "元素2", "元素3", "元素4", "元素5"]
verse2 = ["元素6", "元素7"]
print(verse1 + verse2)

  运行上面代码，将输出以下内容

  从上面输出结果，可以看出两个列表合成一个列表了。

说明： 在进行序列相加时，相同类型的序列是指，同为列表、元组或集合等，序列中的元素可以不同，例如下面的代码也是正确的：

verse1 = ["元素1", "元素2", "元素3", "元素4", "元素5"]
verse2 = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
print(verse1 + verse2)

  相加结果执行如下：

  但是不能是列表和元组相加，或者是列表与字符串相加，例如：下面代码就是错误的：

verse1 = ["元素1", "元素2", "元素3", "元素4", "元素5"]
print(verse1 + "错误代码演示")

  上代码运行后，会产生如下异常信息：

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4.序列乘法

  在Python中，使用数字n乘以一个序列会生成新的序列。新的序列的内容为原来序列的重复n次的结果。例如，下列代码，将实现一个序列乘以3生成一个新的序列并输出结果，从而达到“重要的事情说三遍”的效果：

verse1 = ["重要的事情说三遍"]
print(verse1 * 3)

  运行上面代码，将显示以下内容：

  在进行序列的乘法运算时，还可以实现初始化指定长度列表的功能，例如下面代码，创建了一个长度为5的列表，列表的每个元素都是None，表示什么都没有。

emptylist = [None] * 5
print(emptylist)

  运行上面代码，将显示以下内容：

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5.检查某个元素是否是序列的成员（元素）

  在Python中，可以使用in关键字检查某个元素是否是序列的成员。即检查某个元素是否包含在该序列中，语法格式如下：

value in sequence

参数说明：

• value：表示要检查的元素
• sequence：表示指定的序列

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  例如，要检查名称verse1序列中，是否包含元素“元素2”，可以使用下面代码：

verse1 = ["元素1", "元素2", "元素3", "元素4", "元素5"]
print("元素2" in verse1)

  运行上面代码，将显示True，表示序列中存在指定的序列。

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  另外，在Python中，也可以使用not in 关键字实现检查某个元素是否不包含在指定序列中，例如下面代码将显示False。

verse1 = ["元素1", "元素2", "元素3", "元素4", "元素5"]
print("元素2" not in verse1)

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6.计算序列的程度、最大值、最小值

  在Python中，提供了内置内置函数计算序列的长度、最大值、最小值。分别是len()函数计算序列长度，即返回序列包含多少个元素；使用max()函数返回序列中的最大元素；使用min()函数返回序列中的最小元素。

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  例如，定义一个包括9个元素的列表，通过len()函数计算列表的长度，可以使用下列代码：

num = [12, 34, 45, 66, 67, 6, 89, 96, 90]
print("num的序列长度为：", len(num))

  运行结果为：

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  例如，定义一个包括9个元素的列表，通过max()函数计算列表的最大元素，可以使用下列代码：

num = [12, 34, 45, 66, 67, 6, 89, 96, 90]
print("num的序列的最大元素为：", max(num))

  运行结果为：

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  例如，定义一个包括9个元素的列表，通过min()函数计算列表的最小元素，可以使用下列代码：

num = [12, 34, 45, 66, 67, 6, 89, 96, 90]
print("num的序列的最大元素为：", min(num))

  运行结果为：

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  除了上述3内置函数，Python还提供如下内置函数。

函数	说明
list()	将序列转换为列表
str()	将序列转换为字符串
sum()	计算序列和
sorted()	对元素进行排序
reversed()	反向序列元素
enumerate()	将序列组合为一个索引序列，多用在for循环中

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三、列表

  Python中的列表，是由一系列按特定顺序排列的元素组成，它是Python中内置可变序列。

  在形式上，列表的所有的元素都放在一个中括号“[]”中，两个相邻元素间使用逗号“,”分隔。

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1.列表的创建和删除

  在Python中提供了多种创建列表的方法，下面分别介绍：

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  【1】使用赋值运算符直接创建列表

listname = [element 1,element 2,element 3,...,element n]

参数说明：

• listname ：表示列表的名称。
• element 1,element 2,element 3,…,element n：表示列表中的元素，个数没有限制。

说明： 在使用列表时，虽然可以将不同类型的数据放入到同一个列表中，但通常情况下，我们不会这样做，而是一个列表中脂肪入一种类型数据，这样可以提高程序的可读性。

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  【2】创建空列表

  在Python中，可以创建空列表，例如创建一个名称为num的空列表吗，可以使用下列代码：

num = []

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  【3】创建数值列表

  在Python中，可以使用list()函数直接将range()函数循环出来的结果转换为列表。

  list()函数的基本语法如下：

list(data)

  其中，data表示可以转换为列表的数据，其类型可以是range对象、字符串、元组或者其他可迭代类型的数据。

  例如，创建一个10~20之间（不包含20）所有偶数的列表，可以使用下面代码：

num = list(range(10, 20, 2))
print(num)

  运行结果如下：

说明： 使用list()函数时，不仅能通过range对象创建列表，还可以通过其他对象创建列表。

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  【4】删除列表

  对于已创建的列表，不再使用时，可以使用del语句将其删除。语法格式如下：

del listname

  其中，listmane为要删除列表名称。

说明： del语句在实际开发时，并不常用。因为Python自带垃圾回收机制会自动销毁不用列表。所以我们即使不手动删除，Python也会自动将其回收。

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2.访问列表元素

  在Python中，如果想将列表的内容输出比较简单，可以直接使用print()函数，例如：想打印verse列表，代码如下：

verse = ["元素1", "元素2", "元素3", "元素4", "元素5"]
print(verse)

  执行结果如下：

  不想输出全部元素，我们可以通过索引获取指定的元素。例如，verse列表中，获取索引为2的元素，可以使用下列代码：

verse = ["元素1", "元素2", "元素3", "元素4", "元素5"]
print(verse[2])

  执行结果如下：

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3.遍历列表

  遍历列表中的元素是常用的一种操作，在Python中遍历列表的方法有多种，下面介绍两种常用的方法：

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  【1】直接使用for循环实现

  直接使用for循环遍历列表，只能输出元素的值。语法格式如下：

for item in listname:
	# 输出item

参数说明：

• item：用于保存获取到的元素值，要输出的元素内容时，直接输出该变量即可
• listname：列表名称

例如：遍历列表verse，代码如下：

verse = ["元素1", "元素2", "元素3", "元素4", "元素5"]
for item in verse:
    print(item)

  执行结果如下：

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  【2】使用for循环和enumerate()函数实现

  使用for循环和enumerate()函数可以实现同时输出索引值和元素内容的功能。它的语法格式如下：

for index,item in enumerate(listname):
	# 输出index和item

参数说明：

• index：用于保存元素的索引
• item：用于保存获取到的元素值，要输出的元素内容时，直接输出该变量即可
• listname：列表名称

例如：遍历列表verse，代码如下：

verse = ["元素1", "元素2", "元素3", "元素4", "元素5"]
for index, item in enumerate(verse):
    print(index + 1, item)

  执行结果如下：

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4.添加、修改、删除列表元素

  添加、修改、删除列表元素也称为更新列表。在实际开发时，经常需要对列表进行更新，下面就分别介绍如何实现对列表元素的添加、修改、删除。

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  【1】添加元素

  前面介绍可以通过“+”将两个序列连接，通过该方法可以实现为列表添加元素，但是这种方法的执行速度要比直接使用列表对象的append()方法慢。列表对象的append()方法用于列表末尾追加元素，格式如下：

listname.append(obj)

参数说明：
listname：为要添加元素的列表名称
obj：为要添加到列表末尾再添加一个元素

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  定义一个包括4个元素列表，然后应用append()方法向该列表的末尾再添加一个元素，可以使用下列代码：

verse = ["元素1", "元素2", "元素3", "元素4", ]
l = len(verse)
print(l)
verse.append("元素5")
y = len(verse)
print(y)
print(verse)

  运行结果如下：

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  如果想要将一个列表中的全部元素添加到另一个列表中，可以使用列表对象的extend()方法实现。extend()方法的具体语法如下：

listname.extend(seq)

参数说明：

• listname：原列表
• seq：为添加的列表

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  【2】修改元素

  修改列表中的元素只需要通过索引获取该元素，然后重新赋值即可，列一个列表有4个元素。然后修改索引为2的元素，代码如下

verse = ["元素1", "元素2", "元素3", "元素4", ]
print(verse)

verse[2] = "修改"
print(verse)

  运行结果如下：

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  【3】删除元素

  删除元素主要有两种情况，一种是根据索引删除，另一种是根据元素值进行删除。

• 根据索引删除
     删除列表中的指定元素和删除列表类似，可以使用del语句删除，所不同的是指定列表名称，换为列表元素。例如，定义一个4个元素的列表，删除最后一个元素，可以使用下列代码：

verse = ["元素1", "元素2", "元素3", "元素4", ]
print(verse)
del verse[-1]
print(verse)

  运行结果如下：

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• 根据元素删除
     如果想要删除一个不确定其位置的元素（即可以根据元素删除），可以使用列表对象的remove()方法实现，例如，列表中内容为“元素3”的元素，可以使用下面代码：

verse = ["元素1", "元素2", "元素3", "元素4", ]
print(verse)
verse.remove("元素3")
print(verse)

  运行结果如下：

   使用remove()方法删除的元素不存在，将会出现下图信息：

  所以使用remove()方法删除的元素前，最好判断一下元素是否存在，改进代码如下：

verse = ["元素1", "元素2", "元素3", "元素4", ]
v = "元素3"
if verse.count(v) > 0:
    verse.remove(v)
print(verse)

  运行结果如下：

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5.对列表进行统计计算

  Python的列表提供了内置的一些函数来实现统计、计算方面的功能。下面介绍常用的功能。

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  【1】获取指定元素出现次数

  使用列表对象的count()方法可以获取指定元素在列表中出现的次数，基本语法格式如下：

listname.count(obj)

参数说明：

• listname：列表名称
• obj：表示要判定是否存在的对象，只能进行进准匹配
• 返回值：元素在列表出现的次数

  创建一个列表，统计“元素1”出现的次数，代码如下：

verse = ["元素1", "元素2", "元素3", "元素4", "元素1"]
num = verse.count("元素1")
print(num)

  运行结果如下：

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  【2】获取指定元素首次出现的下标

  使用列表对象的index()方法可以获取指定元素首次出现的下标，基本语法格式如下：

listname.index(obj)

参数说明：

• listname：列表名称
• obj：表示查找对象，只能进行进准匹配
• 返回值：首次出现的索引值

  创建一个列表，统计“元素1”出现的索引值，代码如下：

verse = ["元素1", "元素2", "元素3", "元素4", "元素1"]
num = verse.index("元素1")
print(num)

  运行结果如下：

  上面代码运行后，将显示“0”，表示“元素1”首次出现的索引值为0

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  【3】统计数值列表的元素和

  在Python中，提供了sum()函数用于统计数值列表中的各种元素的和，语法格式如下：

sum(iterable[,start])

参数说明：

• iterable:表示要统计的列表
• start：表示统计结果是从那个数开始（即将统计结果加上start所指定的数），可以选参数，如果没有指定吗，默认值为0

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  定义一个数值列表，用函数sum()函数统计列表元素的和，代码如下：

age = [23, 34, 45, 56]
total = sum(age)
print(total)

  运行结果如下：

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6.对列表排序

  Python中提供了两种常用的对列表进行排序的方法，使用对象的sort()方法和使用内置的sorted()函数。

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  【1】使用列表对象sort()方法实现

语法格式：

list.sort(cmp=None, key=None, reverse=False)

参数说明：

• cmp ：可选参数, 如果指定了该参数会使用该参数的方法进行排序。
• key ： 主要是用来进行比较的元素，只有一个参数，具体的函数的参数就是取自于可迭代对象中，指定可迭代对象中的一个元素来进行排序。
• reverse ：排序规则，reverse = True 降序， reverse = False 升序（默认）

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实例：

#列表升序
list1=['python','java','c++','阿里','1','2','3']
list1.sort()
print(list1)
#列表降序
list1.sort(reverse=True)
print(list1)
 
"C:\Program Files\Python35\python.exe" C:/Users/wangli/PycharmProjects/Test/test/test01.py
['1', '2', '3', 'c++', 'java', 'python', '阿里']
['阿里', 'python', 'java', 'c++', '3', '2', '1']
 
Process finished with exit code 0

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  【2】使用内置的sorted()函数实现

语法格式：

sorted(iterable, cmp=None, key=None, reverse=False)

参数说明：

• iterable ：可迭代对象。
• cmp ：
  比较的函数，这个具有两个参数，参数的值都是从可迭代对象中取出，此函数必须遵守的规则为，大于则返回1，小于则返回-1，等于则返回0。
• key ： 主要是用来进行比较的元素，只有一个参数，具体的函数的参数就是取自于可迭代对象中，指定可迭代对象中的一个元素来进行排序。
• reverse ：排序规则，reverse = True 降序 ， reverse = False 升序（默认）。

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实例：

#列表升序
list2=[("python","java"),("c","c++"),("1","php")]
print(sorted(list2))
#列表降序
print(sorted(list2,reverse = True))
 
 
#通过key的值来进行数组/字典的升序
array = [{"age": 20, "name": "a"}, {"age": 25, "name": "b"}, {"age": 10, "name": "c"}]
array_data = sorted(array, key=lambda x: x["age"])
print(array_data)
 
 
#先按照成绩降序排序，相同成绩的按照名字升序排序：
dict_data = [{'name': 'alice', 'score': 38}, {'name': 'bob', 'score': 18}, {'name': 'darl', 'score': 28},
             {'name': 'christ', 'score': 28}]
dict_sorted = sorted(dict_data, key=lambda x: (-x['score'], x['name']))
print(dict_sorted)
 
 
"C:\Program Files\Python35\python.exe" C:/Users/wangli/PycharmProjects/Test/test/test01.py
[('1', 'php'), ('c', 'c++'), ('python', 'java')]
[('python', 'java'), ('c', 'c++'), ('1', 'php')]
[{'age': 10, 'name': 'c'}, {'age': 20, 'name': 'a'}, {'age': 25, 'name': 'b'}]
[{'name': 'alice', 'score': 38}, {'name': 'christ', 'score': 28}, {'name': 'darl', 'score': 28}, {'name': 'bob', 'score': 18}]
 
Process finished with exit code 0

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7.列表的推导式

  使用列表推导式可以快速生成一个列表，或者根据某个列表生成满足指定需求的列表。列表推导式通常有已下几种常用的语法格式。

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  【1】生成指定范围的数值列表，语法格式如下：

list = [Expression for var in range]

参数说明：

• list：表示生成的列表名称
• Expression：表达式，用于计算新列表的元素
• var：循环变量
• range：采用range()函数生成的range对象

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  【2】根据列表生成指定需求列表，语法格式如下：

newlist = [Expression for var in list]

参数说明：

• newlist：表示生成的列表名称
• Expression：表达式，用于计算新列表的元素
• var：循环变量
• list：用于生成新列表的原列表

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  【3】从列表中选择符合条件的元素组成新的列表，语法格式如下：

newlist = [Expression for var in list if condition]

参数说明：

• newlist：表示生成的列表名称
• Expression：表达式，用于计算新列表的元素
• var：循环变量
• list：用于生成新列表的原列表
• condition：条件表达式，用于指定筛选条件

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四、元组

  元组（tuple）是Python中另一个重要的序列结构，与列表类似，也是由一系列按特定顺序排列的元素组成，但是它是不可变序列。

  在形式上，列表的所有的元素都放在一个中括号“()”中，两个相邻元素间使用逗号“,”分隔。

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1.元组的创建和删除

  在Python中提供了多种创建列表的方法，下面分别介绍：

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  【1】使用赋值运算符直接创建列表

tuplename = (lement 1,element 2,element 3,...,element n)

参数说明：

• tuplename：表示元组的名称。
• element 1,element 2,element 3,…,element n：表示元组中的元素，个数没有限制。

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  【2】创建空元组

  在Python中，可以创建空元组，例如创建一个名称为num的空元组，可以使用下列代码：

num = ()

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  【3】创建数值元组

  在Python中，可以使用list()函数直接将range()函数循环出来的结果转换为元组。

  list()函数的基本语法如下：

tuple(data)

  其中，data表示可以转换为元组的数据，其类型可以是range对象、字符串、元组或者其他可迭代类型的数据。

  例如，创建一个10~20之间（不包含20）所有偶数的元组，可以使用下面代码：

num = tuple(range(10, 20, 2))
print(num)

  运行结果如下：

说明： 使用list()函数时，不仅能通过range对象创建元组，还可以通过其他对象创建元组。

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  【4】删除元组

  对于已创建的元组，不再使用时，可以使用del语句将其删除。语法格式如下：

del tuplename

  其中，tuplename为要删除元组名称。

说明： del语句在实际开发时，并不常用。因为Python自带垃圾回收机制会自动销毁不用元组。所以我们即使不手动删除，Python也会自动将其回收。

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2.访问元组

  要访问元组中的值，请使用方括号进行指定索引切片或索引，以获取该索引处的值。

tup1 = ('physics', 'chemistry', 1997, 2000)
tup2 = (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 )

print ("tup1[0]: ", tup1[0])
print ("tup2[1:5]: ", tup2[1:5])

  执行结果如下：

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3.修改元组元素

  元组是不可变的，这意味着我们无法更新或更改元组元素的值。 但是可以对元组重新赋值

tup = (12, 34.56)
tup = ('abc', 'xyz')
print(tup)

  运行结果如下：

  另外我们还可以对元组进行组合来创建新的元组，如下例所示：

tup1 = (12, 34.56)
tup2 = ('abc', 'xyz')
tup3 = tup1 + tup2
print (tup3)

  运行结果如下：

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4.元组推导式

  使用列表推导式可以快速生成一个元组，它的表现形式与列表相似。只是将推导式中的中括号“[]”，修改为小括号“()”。例如：生成10个随机数的元组，代码如下：

import random  # 导入random标准库

randomnumber = (random.randint(10, 100) for i in range(10))

print("生成的元组为", randomnumber)

  运行结果如下：

  执行结果，可以看是元组推导式并不能生成列表或元组，是一个生成器，需要使用tuple()函数转换一下，代码如下：

import random  # 导入random标准库

randomnumber = (random.randint(10, 100) for i in range(10))

randomnumber = tuple(randomnumber)

print("生成的元组为", randomnumber)

  运行结果如下：

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例如：通过生成器推导式生成一个包含3个元素的生成器对象number，然后调用3次__next__()方法输出每个元素，然后再将生成器转换为元组输出，代码如下：

number = (i for i in range(3))
print(number.__next__())  # 输出第一个元素
print(number.__next__())  # 输出第二个元素
print(number.__next__())  # 输出第三个元素
number = tuple(number)  # 转换为元组
print(number)

  运行结果如下：

  通过上面示例可以看出，如果想使用该生成器对象，必须重新创建一个生成器对象，因为遍历后原生成器对象已经不存在了。

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五、元组与列表的区别

  列表与元组的区别主要体现在以下几个方面：

• 列表属于可变序列，它的元素可以随时修改或删除，元组是不可变序列，其中元素不可修改，只能整体替换。
• 列表可以使用append()、extend()、insert()、remove()和pop()等方法实现添加和修改，元组则没有这几个方法。
• 列表可以使用切片访问和修改列表中的元素，元组也支持切片，但是它只能通过切片访问。
• 元组比列表的访问和处理速度快，如果只需要访问不需要修改，建议使用元组。
• 列表不能作为字典的键，而元组则可以。

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