元组（Tuple）是 Python 中的一种数据类型，用于存储多个元素。它与列表类似，但与列表不同的是，元组是不可变的，一旦创建，就不能修改其中的元素。元组通常用于存储不同类型的元素，或者需要保证数据不被修改时使用。

元组的基本特性

1. 不可变性：元组一旦创建，不能修改、添加或删除其中的元素。
2. 有序性：元组中的元素是有序的，可以通过索引访问每个元素。
3. 可以包含重复元素：元组中的元素可以重复，Python 不限制。
4. 支持嵌套：元组中可以包含其他元组或不同类型的元素。

创建元组

元组通过一对小括号 () 创建，元素之间用逗号 , 分隔。如果元组只有一个元素，需要在元素后面加上逗号，以区别于普通的括号运算。

# 创建元组
t = (1, 2, 3)

# 创建含有一个元素的元组
single_element_tuple = (1,)

访问元组元素

可以通过索引来访问元组中的元素，索引从 0 开始。支持负索引，表示从右往左访问元素。

t = (1, 2, 3)

# 访问第一个元素
print(t[0])  # 输出: 1

# 访问最后一个元素
print(t[-1])  # 输出: 3

切片操作

和列表一样，元组支持切片操作。可以获取元组的一部分。

t = (1, 2, 3, 4, 5)

# 获取从第2到第4的元素（不包括第4）
print(t[1:4])  # 输出: (2, 3, 4)

元组的不可变性

元组是不可变的，这意味着你不能修改、删除或添加元素。

t = (1, 2, 3)

# 尝试修改元素
# t[0] = 10  # 会抛出 TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

# 尝试删除元素
# del t[0]  # 会抛出 TypeError: 'tuple' object doesn't support item deletion

元组与列表的区别

1. 可变性：元组不可变，列表可变。
2. 语法：元组使用圆括号 ()，列表使用方括号 []。
3. 性能：由于元组不可变，因此它们的创建和访问速度通常比列表快。
4. 用途：元组常用于需要不可修改的场景，或者作为字典的键（因为元组是可哈希的，而列表不是）。

嵌套元组

元组可以包含其他元组或不同类型的数据结构。

nested_tuple = (1, (2, 3), [4, 5])
print(nested_tuple[1])  # 输出: (2, 3)
print(nested_tuple[2])  # 输出: [4, 5]

元组常用操作

1. 连接：可以通过加法操作符连接多个元组。

   t1 = (1, 2)
   t2 = (3, 4)
   t3 = t1 + t2  # 连接元组
   print(t3)  # 输出: (1, 2, 3, 4)
   

2. 重复：通过乘法操作符重复元组中的元素。

   t = (1, 2)
   t_repeated = t * 3  # 元组重复3次
   print(t_repeated)  # 输出: (1, 2, 1, 2, 1, 2)
   

3. 长度：可以使用 len() 获取元组的长度（即元素的个数）。

   t = (1, 2, 3)
   print(len(t))  # 输出: 3
   

4. 成员检查：使用 in 运算符检查元素是否在元组中。

   t = (1, 2, 3)
   print(2 in t)  # 输出: True
   print(4 in t)  # 输出: False
   

元组的应用场景

1. 作为字典的键：由于元组是不可变的，它们可以作为字典的键，而列表不能。

   d = {('a', 1): 'value1'}
   print(d[('a', 1)])  # 输出: value1
   

2. 返回多个值：函数可以返回元组，方便一次返回多个不同类型的值。

   def get_coordinates():
       return (1.2, 3.4)
   
   coords = get_coordinates()
   print(coords)  # 输出: (1.2, 3.4)
   

总结

元组是不可变的有序集合，适用于需要保证数据不被修改的场景。通过索引、切片等操作可以访问元组中的元素，但无法修改其内容。