元组

元组（tuple）是 Python 的核心序列类型之一，与列表共享索引、切片、迭代等操作，但具有不可变性（immutable）。这种不可变性使元组在特定场景下比列表更安全、更高效，也使其能够作为字典的键或集合的元素。

创建元组

元组由逗号分隔的值组成，圆括号在大多数情况下只是可选的分组符号：

t = 12345, 54321, 'hello!'   # 合法，圆括号可省略
print(t)                      # (12345, 54321, 'hello!')
print(t[0])                   # 12345

当元组作为更大表达式的一部分时，圆括号变得必要，否则逗号会被解析为参数或运算符分隔符：

# 作为函数参数的一部分
len((1, 2, 3))    # 圆括号区分元组与多个参数

# 元组嵌套
u = t, (1, 2, 3, 4, 5)
print(u)          # ((12345, 54321, 'hello!'), (1, 2, 3, 4, 5))

空元组用一对空圆括号创建：empty = ()。单元素元组是创建时的常见陷阱——必须在元素后加逗号，否则圆括号会被当作分组运算符：

singleton = 'hello',     # ✅ 元组，注意末尾逗号
print(len(singleton))     # 1
print(singleton)          # ('hello',)

not_tuple = ('hello')     # ❌ 只是字符串 'hello'
print(type(not_tuple))    # <class 'str'>

末尾逗号在输出时也会显示，这是 Python 区分单元素元组与分组表达式的语法标记。

不可变性

元组一旦创建，就不能通过索引赋值、切片赋值或任何方法修改其结构：

t = (1, 2, 3)
t[0] = 99     # TypeError: 'tuple' object does not support item assignment
del t[0]      # TypeError: 'tuple' object doesn't support item deletion

但不可变性只作用于元组容器的结构，不限制其内部可变对象的内容。如果元组包含列表、字典等可变对象，这些对象的内容仍可修改：

v = ([1, 2, 3], [3, 2, 1])
v[0][0] = 99
print(v)      # ([99, 2, 3], [3, 2, 1])

这种"浅不可变"特性意味着，包含可变对象的元组不能安全地作为字典键或集合元素，因为其等效性可能在创建后改变，破坏哈希容器的内部一致性。

元组与列表的使用场景有明确分野：列表适合同质元素的动态集合，需要频繁增删；元组适合异质数据的固定记录，作为不可变标识或轻量结构体使用。

元组解包

元组支持序列解包（sequence unpacking），将右侧元组的元素依次赋给左侧变量：

t = (12345, 54321, 'hello!')
x, y, z = t
print(x)   # 12345
print(y)   # 54321
print(z)   # hello!

解包要求左侧变量数与右侧元素数严格匹配，否则会报错：

a, b = (1, 2, 3)     # ValueError: too many values to unpack
a, b, c, d = (1, 2)  # ValueError: not enough values to unpack

扩展解包使用星号 * 收集剩余元素，解决数量不匹配的问题：

first, *rest = (1, 2, 3, 4)
print(first)   # 1
print(rest)    # [2, 3, 4]，注意结果是列表

*rest, last = (1, 2, 3, 4)
print(rest)    # [1, 2, 3]
print(last)    # 4

first, *middle, last = (1, 2, 3, 4, 5)
print(middle)  # [2, 3, 4]

星号变量收集的结果永远是列表，即使只有一个元素或没有元素：

a, *b = (1,)       # a=1, b=[]
a, *b, c = (1, 2)  # a=1, b=[], c=2

嵌套元组也支持嵌套解包：

data = ("Alice", (25, "Engineer"))
name, (age, job) = data
print(age)   # 25
print(job)   # Engineer

命名元组

标准库 collections 模块提供的 namedtuple() 工厂函数，可以创建带字段名的元组子类。命名元组兼具元组的不可变性和类的可读性：

from collections import namedtuple

Point = namedtuple('Point', ['x', 'y'])
p = Point(11, y=22)

print(p.x)        # 11，字段名访问
print(p[0])       # 11，索引访问依然有效
print(p.y)        # 22

命名元组与普通元组完全兼容，支持解包、索引、迭代，同时提供自文档化的字段名。对于简单数据记录，命名元组比完整类定义更轻量：

Employee = namedtuple('Employee', 'name dept salary')
emp = Employee('Alice', 'Engineering', 80000)

# 解包
name, dept, salary = emp

# 转换为字典
emp_dict = emp._asdict()
# {'name': 'Alice', 'dept': 'Engineering', 'salary': 80000}

# 替换字段创建新实例（元组不可变，返回新对象）
emp2 = emp._replace(salary=90000)

Python 3.7+ 中，如果不需要与旧版本兼容，数据类（@dataclass）提供了更强大的替代方案；但在需要不可变性、哈希性或最小内存开销的场景下，命名元组仍是优秀选择。