📘 جزوه کامل تاپل‌ها (Tuples) در پایتون

🔰 تاپل (Tuple) چیست؟

در پایتون، تاپل یک نوع دادهٔ مجموعه‌ای (sequence) است که مانند لیست عمل می‌کند اما با دو تفاوت بنیادین: تغییرناپذیری (Immutable) و سرعت بالاتر. به زبان ساده، تاپل را یک «لیست فقط خواندنی» در نظر بگیرید که پس از ساخته شدن، دیگر نمی‌توانید آن را تغییر دهید، حذف کنید یا عنصر جدیدی به آن اضافه کنید.

• تغییرناپذیر (Immutable): بعد از ایجاد، امکان افزودن، حذف یا تغییر مقدار عناصر وجود ندارد.
• مرتب (Ordered): ترتیب عناصر را حفظ می‌کند و با اندیس قابل دسترسی است.
• ذخیره انواع داده مختلط: می‌تواند اعداد، رشته‌ها، بولین و حتی تاپل‌های دیگر را در کنار هم داشته باشد.
• قابل استفاده به عنوان کلید دیکشنری: چون تغییرناپذیر است، برخلاف لیست می‌تواند کلید دیکشنری باشد.

📦 روش‌های ایجاد تاپل

تاپل‌ها را به سه روش اصلی می‌سازیم: استفاده از پرانتز ()، تابع سازنده tuple() و عملگر تکرار *.

۱. استفاده از پرانتز ()

معمول‌ترین روش: عناصر را داخل پرانتز قرار داده و با کاما از هم جدا کنید.

a = (1, 2, 3, 4, 5)
b = ('apple', 'banana', 'cherry')
c = (1, 'hello', 3.14, True)
print(a)
print(b)
print(c)

۲. استفاده از سازنده tuple()

هر iterable (لیست، رشته، تاپل و ...) را می‌توان به تاپل تبدیل کرد.

from_list = tuple([1, 2, 3, 'apple', 4.5])
from_string = tuple("GFG")
print(from_list)
print(from_string)

۳. عملگر تکرار *

برای ساختن تاپلی با عناصر تکراری از * استفاده کنید.

a = (2,) * 5
b = (0,) * 7
print(a)
print(b)

🎯 دسترسی به عناصر تاپل

دسترسی به عناصر تاپل از طریق اندیس‌گذاری (صفر-مبنا) و برش‌دهی (slicing) انجام می‌شود. اندیس منفی نیز از انتها قابل استفاده است.

a = (10, 20, 30, 40, 50)
print(a[0])      # 10
print(a[-1])     # 50
print(a[1:4])    # (20, 30, 40)
print(a[:3])     # (10, 20, 30)

⚙️ متدهای تاپل (count و index)

تاپل‌ها فقط دو متد داخلی دارند: count() برای شمارش تعداد دفعات یک مقدار و index() برای یافتن اندیس اولین رخداد.

a = (10, 20, 30, 40, 50, 20, 30)
print('تعداد 20:', a.count(20))
print('اندیس 30:', a.index(30))

⚖️ تفاوت‌های اصلی تاپل و لیست

درک این تفاوت‌ها به شما کمک می‌کند تصمیم بگیرید کدام ساختار داده برای مسئله شما مناسب‌تر است.

🏗️ تاپل‌های تودرتو (Nested Tuples)

درست مثل لیست‌ها، می‌توانید تاپل‌هایی بسازید که عناصر خودشان تاپل باشند. برای دسترسی به عناصر داخلی از اندیس‌گذاری پشت سر هم استفاده می‌کنیم.

nested = ((1,2,3), (4,5,6), (7,8,9))
print(nested[1][2])  # 6
print(nested[0])      # (1,2,3)

💡 کاربردهای مهم تاپل در برنامه‌نویسی

• داده‌های ثابت: مثل مختصات جغرافیایی، تنظیمات پیش‌فرض، ثابت‌های برنامه.
• کلید در دیکشنری: چون تغییرناپذیرند، می‌توانند به عنوان کلید دیکشنری استفاده شوند.
• بازگشت چند مقدار از تابع: توابع پایتون می‌توانند یک تاپل را برگردانند تا چند خروجی داشته باشند.
• باز کردن تاپل (Tuple Unpacking): اختصاص مقادیر تاپل به چند متغیر در یک خط.

user_info = ('علی', 'رضایی', 28)
first_name, last_name, age = user_info
print(f'نام: {first_name}، نام خانوادگی: {last_name}، سن: {age}')

🧠 نحوه ذخیره‌سازی عناصر تاپل در حافظه

در پایتون، تاپل خود مقادیر را ذخیره نمی‌کند، بلکه مراجع (references) به اشیاء در حافظه را نگهداری می‌کند. یعنی هر عنصر یک آدرس از شیء اصلی است. این مسئله باعث می‌شود تاپل‌ها سبک باشند و همچنین اگر یک شیء mutable داخل تاپل باشد (مثلاً لیست)، خود لیست قابل تغییر است اما نمی‌توانید مرجع آن را عوض کنید.

a = (10, 'GfG', [1,2])
print(a[2])      # [1,2]
a[2].append(3)    # تغییر داخل لیست مجاز است چون خود لیست mutable است
print(a)          # (10, 'GfG', [1,2,3]) — تاپل همچنان همان مراجع را دارد

✍️ تمرینات عملی و پروژه کوچک

books = ('پایتون مقدماتی', 'الگوریتم‌ها', 'ساختار داده', 'داده کاوی', 'یادگیری ماشین')
print(books[2])
for book in books: print(book)

celsius = (0, 25, 100)
fahrenheit = tuple(c * 9/5 + 32 for c in celsius)
print('سلسیوس:', celsius)
print('فارنهایت:', fahrenheit)

mixed = (10, 'پایتون', 3.14, True, (1,2))
for item in mixed:
    print(f'{item} -> {type(item)}')

📌 خلاصه و جمع‌بندی