3

Sei que em Python existem três estruturas que aparentemente se assemelham, mas que no fundo possuem diferenças. São elas: list, tuple e set.

List

a = [1, 2, 3, 4]

Tuple

a = (1, 2, 3, 4)

Set

a = {1, 2, 3, 4}

Fiz diversas pesquisas aqui no SOpt e encontrei uma pergunta que explica perfeitamente a diferença entre list e tuple, (aqui: Qual é a principal diferença entre um Tuple e um List?) entretanto essa pergunta não fez a comparação dessas duas estruturas com o set, e por isso ela não serviu para esclarecer minha dúvida.

Pergunto: quais a diferenças entre essas três estruturas? Diferenças no conceito e na aplicação?

3

1 Resposta 1

9

São três estruturas de dados diferentes - tanto no nível do uso quanto na implementação - e cada uma delas pode servir melhor para um objetivo. (Nota - no texto abaixo acabo usando de forma alternada os nomes em inglês e Python com as traduções "lista", "tupla" e "conjunto")

A list e a tuple são mais parecidas entre si - ambas são Sequências (Sequences) - o que significa que elas contém dados de forma ordenada. A maior diferença e que uma lista é uma sequência mutável: isso é, depois de criada a lista, você pode continuar incluindo elementos na mesma, alterando outros elementos e ate excluindo elementos. A tupla é uma sequência imutável: isso é, depois de criada, ela não pode mais ser alterada.

tuple: Em termos de uso, a imutabilidade da tupla faz com que ela possa ser usada como chave de um dicionário, por exemplo - já, listas, não podem ser chaves de dicionário.

Além disso, quase que mais por tradição e por praticidade, há uma tendência que cada elemento de uma tupla represente um dado específico - quase como se fosse uma "estrutura", mas que não precisa ser declarada. Tanto é que, em algum ponto inventaram as "namedtuple" - objetos que funcionam exatamente como tuplas, mas que tem de fato campos, e cada elemento pode ser acessado além de por índice, com o operador [ ], também por nome, usando o .. Tuplas são geradas automaticamente pelo Python em algumas situações - em particular, se não houver ambiguidade, os parenteses em volta da tupla são opcionais e é só escrever os elementos separados por vírgula.

list: Em contraste, listas em geral são usadas para dados mais homogêneos, e "anônimos" - dificilmente alguém cria uma lista com 3 elementos em que o primeiro é um índice numérico, o segundo uma string, e o terceiro a string normalizada - é mais comum que, por exemplo, cada elemento da lista seja uma palavra de um texto, ou uma linha de um arquivo. Note que nada obriga que seja assim - esses usos distintos acabam surgindo naturalmente conforme se ganha experiência com a linguagem.

Internamente, tuplas são um pouco mais eficientes que listas - mas do ponto de vista do programador em Python isso não faz muita diferença.

set: Já conjuntos, ou "sets", são bem diferentes: assim como a tupla e a lista eles contém dados (os três são "containers") - mas os dados não tem uma ordem: não importa em que ordem você coloca os dados em um conjunto, você só pode pegar de volta ou um dado aleatório, ou percorrer todos os elementos (com um for), mas numa ordem desconhecida. Mais ainda, cada elemento só pode estar presente num conjunto uma única vez. Se você adiciona um elemento repetido, essa cópia é simplesmente ignorada. Nesse sentido são como os conjuntos definidos em matemática (que aprendemos desde o pré-primário). Se eu tenho, em matemática, o conjunto de números impares de 1 até 9, e tentar adicionar o número "3" nesse conjunto, ele não muda: o 3 já estava dentro dele antes.

Outra diferença dos sets em Python para as tuplas e listas é que todos os objetos em um conjunto tem que ser imutáveis - (ou pelo menos tem que ter um hash bem definido). Ou seja: listas não podem ser inseridas em conjuntos, mas tuplas podem.

Em particular, por conta de não haver ordem nos elementos de um conjunto, a única coisa que você pode saber é se um elemento pertence a um conjunto - com o operador in: 0 in {0, 2, 3, 4} vai retornar True, por exemplo. E essa operação para "verificar se um elemento está num conjunto" pode ser muito mais rápida para um conjutno do que para uma lista. Até milhares de vezes mais rápida - por que o algoritmo para saber se um elemento está em um conjunto leva um tempo constante - independente do tamanho do conjunto. Em sequências, a verificação de pertencimento de um elemento é feita de forma linear. Na prática para sets ou lists de até 20 elementos a diferença é negligível, mas se você tem que filtrar quais de 100.000 elementos estão numa massa de dados de 100.000.000 de elementos, pode ser a diferença entre um programa que leva horas pra rodar, e um que termina em dois segundos.

Mas você não existem os métodos .index ou .find (que existem para listas e tuplas) para saber a posição de um elemento: os elementos em um set não tem posição.

Um uso muito comum de sets é justamente remover duplicatas de uma sequência. Vamos supor que você tem uma lista de palavras que extaiu de um texto - algumas repetidas dezenas de vezes, e quer ter apenas uma palavra de cada - basta fazer: palavras = set(lista_de_todas_as_palavras) - todas as duplicadas "colapsam" automaticamente, e você passa a ter um conjunto com uma palavra de cada (lembrando: fora de ordem)

Além disso, os sets implementam as operações mais comuns com conjutnos que aprendemos em matemática: intersecção, união, diferença entre outras - você tanto pode usar os métodos com os nomes apropriados (faça dir(set()) no prompt interativo para ver os métodos disponíveis), quanto algumas dessas operações funcionam direto com os operadores matemáticos e lógicos do Python:

In [189]: a = {1, 2, 3}

In [190]: b = {3, 4, 5}

# diferença
In [191]: a - b 
Out[191]: {1, 2}

# união
In [193]: a | b
Out[193]: {1, 2, 3, 4, 5}

# intersecção: 
In [194]: a.intersection(b)
Out[194]: {3}

É possível se passar anos programando em Python sem nunca precisar usar conjuntos. Mas quando a oportunidade aparece, só deles existirem, podem economizar várias horas e dezenas de linhas de código de uma só vez.

frozenset: Um outro tipo bem menos conhecido - entre outras coisas por que não tem uma sintaxe separada na linguagem, ao contrário de sets, lists e tuples, são os "frozenset" - o frozenset praticamente está para os sets como as listas estão para as tuplas: uma vez criado, ele não pode ser alterado: não se pode adicionar novos elementos nem remover nada do que está lá. Assim sendo, os frozenset podem ser usados como chaves de dicionário e elementos de sets (e claro, de frozensets também) - o que os sets normais não podem.

Você cria um frozenset chamando-o como se fosse uma função, e passando como único parâmetro um objeto iterável (os 4 tipos que tratamos aqui são iteráveis): meus_dados = frozenset({1, 2, 3, 4})

1
  • 1
    Você ilustrou bem a diferença entre cada estrutura de dados, e ainda abordou uma estrutura que até então não era conhecida por mim no Python. Ótima resposta +1
    – gato
    Commented 8/02/2019 às 0:22

Você deve fazer log-in para responder a esta pergunta.

Esta não é a resposta que você está procurando? Pesquise outras perguntas com a tag .