python列表底層實現原理

Python 列表的數據結構是怎麼樣的？

書上說的是：列表實現能夠是數組和鏈表。
順序表是怎麼回事？順序表通常是數組。

列表是一個線性的集合，它容許用戶在任何位置插入、刪除、訪問和替換元素。
列表實現是基於數組或基於鏈表結構的。當使用列表迭代器的時候，雙鏈表結構比單鏈表結構更快。
有序的列表是元素老是按照升序或者降序排列的元素。

實現細節
python中的列表的英文名是list，所以很容易和其它語言(C++, Java等)標準庫中常見的鏈表混淆。事實上CPython的列表根本不是列表（可能換成英文理解起來容易些：python中的list不是list）。在CPython中，列表被實現爲長度可變的數組。

可參考《Python高級編程（第2版）》

從細節上看，Python中的列表是由對其它對象的引用組成的連續數組。指向這個數組的指針及其長度被保存在一個列表頭結構中。這意味着，每次添加或刪除一個元素時，由引用組成的數組須要該標大小（從新分配）。幸運的是，Python在建立這些數組時採用了指數分配，因此並非每次操做都須要改變數組的大小。可是，也由於這個緣由添加或取出元素的平攤複雜度較低。

不幸的是，在普通鏈表上「代價很小」的其它一些操做在Python中計算複雜度相對太高。

利用 list.insert(i,item) 方法在任意位置插入一個元素——複雜度O(N)
利用 list.pop(i) 或 list.remove(value) 刪除一個元素——複雜度O(N)

列表的算法效率
能夠採用時間複雜度來衡量：

index() O(1)
append O(1)
pop() O(1)
pop(i) O(n)
insert(i,item) O(n)
del operator O(n)
iteration O(n)
contains(in) O(n)
get slice[x:y] O(k)
del slice O(n)
set slice O(n+k)
reverse O(n)
concatenate O(k)
sort O(nlogn)
multiply O(nk)

O括號裏面的值越大表明效率越低

列表和元組
列表和元組的區別是顯然的：
列表是動態的，其大小能夠該標 (從新分配)；
而元組是不可變的，一旦建立就不能修改。

list和tuple在c實現上是很類似的，對於元素數量大的時候，
都是一個數組指針，指針指向相應的對象，找不到tuple比list快的理由。
但對於小對象來講，tuple會有一個對象池，因此小的、重複的使用tuple還有益處的。

爲何要有tuple，還有不少的合理性。
實際狀況中的確也有很多大小固定的列表結構，例如二維地理座標等；
另外tuple也給元素自然地賦予了只讀屬性。

認爲tuple比list快的人大概是把python的tuple和list類比成C++中的數組和列表了。

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