Wenn wir über Datenstrukturen sprechen, ist das Konzept von doppelt. Dieser in Mathematik, Programmierung und Datenbanken weit verbreitete Begriff ist der Schlüssel zum Verständnis, wie moderne Sprachen Informationsgruppen verwalten. In diesem Artikel werden wir im Detail herausfinden, was ein Tupel ist, welche Eigenschaften es hat und wie es in verschiedenen Programmiersprachen wie Python, Visual Basic und sogar in relationalen Datenbanken verwendet wird.
Ein Tupel ist im Wesentlichen ein geordnete Folge von Werten. Im Gegensatz zu anderen Arten von Sammlungen wie Listen weist es jedoch eine Besonderheit auf, die es in bestimmten Szenarien sehr nützlich macht: es Unveränderlichkeit. Dies bedeutet, dass die Elemente, aus denen das Tupel besteht, nach der Erstellung nicht mehr geändert werden können. Diese Funktion ist besonders effektiv, wenn wir sicherstellen möchten, dass sich Daten nicht versehentlich oder absichtlich ändern. Bevor wir uns jedoch mit seinen Verwendungszwecken und Eigenschaften befassen, ist es sinnvoll, seinen Ursprung und den Grund für seine Terminologie zu verstehen.
Ursprung und Verallgemeinerung von Tupeln
Der Begriff doppelt leitet sich von einer mathematischen Verallgemeinerung von Begriffen wie z Duo (zwei Elemente), Verdreifachen (drei Elemente) und so weiter. Von dort aus wurde festgestellt, dass eine Folge von n Elemente (wobei n eine ganze Zahl ist) heißt a n-Tupel, um Zahlen oder Daten zu gruppieren. Dieser Name wurde auf seine Verwendung in der Programmierung und Mathematik ausgeweitet, da Tupel es ermöglichen, mit einer endlichen Anzahl von Elementen zu arbeiten und diese beizubehalten Ordnung und Struktur.
In der Mathematik ist die Tupel Sie können auch als Ausarbeitung geordneter Paare betrachtet werden, wobei eine Reihe von Eingaben durch verschiedene Gruppierungsebenen definiert werden kann. Auf diese Weise a n-Tupel mit mehr als zwei Elementen kann es als geordnetes Paar seines ersten Eintrags und eines Untertupels dargestellt werden, das die restlichen Einträge enthält. Diese Idee der Organisation wurde auf die Welt der Programmierung übertragen, wo Tupel Sie sind ein äußerst leistungsstarkes und flexibles Werkzeug.
Hauptmerkmale von Tupeln
Die Tupel Sie zeichnen sich durch eine Reihe von Merkmalen aus, die sie im Vergleich zu anderen Datenstrukturen einzigartig machen:
- Unveränderlichkeit: Nach der Erstellung ist es nicht möglich, die Elemente eines Tupels zu ändern. Das bedeutet, dass wir einen Wert nicht einer bestimmten Position innerhalb des Tupels neu zuweisen können. Wenn ein Tupel beispielsweise in seinem ersten Element den Wert 3 enthält, behält es diesen Wert während seiner gesamten Lebensdauer bei.
- Bestellung: Die Elemente in einem Tupel werden in einer bestimmten Reihenfolge gespeichert. Im Gegensatz zu vielen anderen Sammlungen, beispielsweise Mengen, ist die Reihenfolge, in der Elemente eingegeben werden, nicht zufällig. Die Reihenfolge ist wichtig und wird bei jeder Interaktion mit dem Tupel respektiert.
- Verschiedene Typen: Im Gegensatz zu anderen Datentypen wie Arrays können Tupel Elemente unterschiedlichen Typs enthalten. Es ist völlig akzeptabel, dass ein Tupel sowohl Ganzzahlen als auch Zeichenfolgen und boolesche Werte enthält.
- Zugriff über Indizes: Tupel ermöglichen wie Listen den Zugriff auf ihre einzelnen Elemente über Indizes. Diese Indizes beginnen im Allgemeinen bei der Zahl 0. Darüber hinaus sind es Tupel vergleichbar, ist es möglich, die Beziehungen zwischen ihnen anhand des Wertes ihrer Elemente zu überprüfen.
Diese Eigenschaften machen das Tupel Sie sind ideal für Situationen, in denen wir heterogene Daten gruppieren und sicherstellen müssen, dass sie sich während der Ausführung eines Programms nicht versehentlich ändern. Beispielsweise wäre ein Tupel die geeignete Wahl, um Koordinaten (x, y) in einer Ebene zu speichern, da diese Werte nach der Definition nicht variiert werden sollten.
Verwendung von Tupeln in Programmiersprachen
Tupel in Python
In Python ist die Tupel Sie sind eine sehr vielseitige und weit verbreitete Datenstruktur. Sie werden durch Klammern definiert () und die Elemente durch Kommas trennen. Eine Besonderheit von Tupeln in Python besteht darin, dass sie neben ihrer Unveränderlichkeit auch Elemente unterschiedlichen Typs enthalten können:
>>> t = (1, 'dos', 3)In diesem Beispiel haben wir eine doppelt mit drei Elementen: einer Ganzzahl, einer Textzeichenfolge und einer weiteren Ganzzahl. Wenn wir versuchen, eines seiner Elemente zu ändern, beispielsweise den Wert der ersten Zahl neu zuzuweisen, gibt Python einen Fehler zurück:
>>> t[0] = 'uno'Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module>TypeError: 'tuple' object does not support item assignmentDie Unmöglichkeit, Tupel zu ändern, macht sie zu sehr nützlichen Elementen, wenn wir unsere Daten vor versehentlichen Änderungen schützen möchten.
Operationen mit Tupeln in Python
Einige der Operationen, die wir mit Tupeln in Python ausführen können, ähneln denen, die wir mit Listen ausführen können:
- Zugriff über Indizes: Wir können über den entsprechenden Index auf die Elemente eines Tupels zugreifen. Wie bereits erwähnt, die Indizes in Python beginnen sie bei 0.
- Schneiden oder Schneiden: Mit dieser Methode ist es möglich, Teile eines Tupels zu extrahieren Scheibe. Beispielsweise können wir ein Untertupel mit den Elementen an den Positionen 1 und 2 des zuvor erstellten Tupels erhalten:
>>> t[1:3]Das Ergebnis ist ein neues Tupel mit den Elementen:
('zwei', 3)
Tupelmanipulation: Obwohl Tupel unveränderlich sind und wir ihre Elemente nicht direkt ändern können, ist es möglich, das Tupel einer neuen Variablen neu zuzuweisen oder mehrere Tupel zu kombinieren, um eine neue zu erstellen. Beispielsweise können wir mithilfe des Operators zwei Tupel hinzufügen +:
>>> t = (1, 2) + (3, 4)>>> t(1, 2, 3, 4)Tupel in relationalen Datenbanken
Im Bereich Datenbanken a doppelt ist eine Zeile in einer relationalen Datenbanktabelle. Jede Spalte in der Tabelle enthält einen Wert, der sich auf das Tupel bezieht.
In einer Videospiel-Spielertabelle könnte beispielsweise jede Zeile ein Tupel mit der folgenden Struktur darstellen:
(Jugador: 'Luis', Puntuación: 25)
Hier enthält das Tupel zwei Werte: den Namen des Spielers und seine Punktzahl. In diesem Zusammenhang sind Tupel sehr nützlich, da sie die konsistente Verknüpfung verschiedener Datentypen (z. B. Zeichenfolgen und Ganzzahlen, wie wir gesehen haben) ermöglichen.
Erweiterte Tupelbeispiele
In einigen Programmiersprachen, wie z Visual Basic, Tupel können einfach mithilfe von Klammern und einer Reihe von durch Kommas getrennten Werten erstellt werden. Darüber hinaus ermöglicht Visual Basic die Verwendung von benannte Tupel, die uns die Flexibilität geben, jedem Element innerhalb eines Tupels Namen zuzuweisen.
Zum Beispiel a zweielementiges Tupel könnte ein boolescher Wert und eine Textzeichenfolge sein:
Dim holiday = (#07/04/2017#, "Independence Day", True)In diesem Fall wurde ein Tupel mit drei Elementen erstellt, wobei das erste ein Datum, das zweite eine Zeichenfolge und das dritte ein boolescher Wert ist.
Tupel und ihre Effizienz
Ein weiterer zu beachtender Aspekt ist, dass Tupel aufgrund ihrer Unveränderlichkeit relativ zeit- und speichereffizienter sind als Listen. Dies liegt daran, dass die Programmiersprache ihre interne Struktur nicht auf die gleiche Weise verwalten muss, wie dies bei einer veränderbaren Liste der Fall wäre, da sie unverändert ist. Aus diesem Grund sind Tupel vorzuziehen, wenn eine höhere Effizienz erforderlich ist oder die Daten nicht geändert werden.
Konvertieren zwischen Listen und Tupeln
Schließlich ist es in vielen Programmiersprachen möglich, eine Liste in eine umzuwandeln doppelt und umgekehrt. In Python kann dies einfach über vordefinierte Funktionen erfolgen Tupel () y Liste().
>>> l = [1, 2, 3]>>> t = tuple(l)>>> t(1, 2, 3)Ebenso können wir ein Tupel in eine Liste umwandeln:
>>> t = (1, 2, 3)>>> l = list(t)>>> l[1, 2, 3]Diese Flexibilität ermöglicht es uns, je nach den Anforderungen des Programms die Datenstruktur zu verwenden, die jeweils am besten geeignet ist.
Zusamenfassend, Tupel Sie sind ein unverzichtbares Werkzeug bei der Programmierung und dem Umgang mit komplexen Daten. Dank ihrer Unveränderlichkeit und der Fähigkeit, heterogene Daten zu gruppieren, stellen sie eine äußerst nützliche Struktur in einer Vielzahl von Kontexten dar, von der Algorithmusoptimierung bis zur Datendarstellung in relationalen Datenbanken. Wenn Sie einen Datentyp benötigen, der während der Ausführung Ihres Programms unverändert bleibt, ist das Tupel eine ausgezeichnete Wahl.