الصفوف Tuples في بايثون

يتكوّن الصفّ من عدد من القيم المفصولة عن بعضها بفاصلة، مثل:

>>> t = 12345, 54321, 'hello!'
>>> t[0]
12345
>>> t
(12345, 54321, 'hello!')
>>> # يمكن للصفوف أن تكون متداخلة:‏
... u = t, (1, 2, 3, 4, 5)
>>> u
((12345, 54321, 'hello!'), (1, 2, 3, 4, 5))
>>> # الصفوف غير قابلة للتغيير
... t[0] = 88888
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment
>>> # ولكن يمكن أن تحتوي على كائنات قابلة للتغيير
... v = ([1, 2, 3], [3, 2, 1])
>>> v
([1, 2, 3], [3, 2, 1])

إضافة إلى طرق التعريف السابقة، يمكن استخدام الدالة tuple()‎ لإنشاء صف جديد:

>>>tuple('abc')
('a', 'b', 'c')
>>>tuple([1,2,3])
(1, 2, 3)

تحاط الصفوف بالأقواس دائمًا في المخرجات، وبهذا تمثل الصفوف المتداخلة بصورة صحيحة. يمكن استخدام الأقواس أو الاستغناء عنها عند إنشاء الصفوف، ولكن في بعض الأحيان يصبح استخدامها إلزاميًا (إن كان الصف جزءًا من تعبير أكبر).

لا يمكن إسناد قيم إلى عناصر الصف، ولكن يمكن إنشاء صفوف تتضمن كائنات قابلة للتغيير مثل القوائم.

قد تبدو الصفوف والقوائم متشابهة، ولكنّها غالبًا ما تستخدم في حالات مختلفة ولأغراض متباينة. فالصفوف غير قابلة للتغيير، وتتضمّن عادة تسلسلًا غير متجانس من العناصر التي يمكن الوصول إليها من خلال فك التحزيم (unpacking) أو الفهرسة (indexing) أو حتى بواسطة الخاصية في حالة الصفوف المسمّاة named tuples (راجع الصفوف المسمّاة أدناه). أما القوائم فقابلة للتغيير، وعادة ما تكون عناصرها متجانسة ويمكن الوصول إليها عن طريق المرور على القائمة.

يستخدم زوج من الأقواس الفارغة لإنشاء صفّ فارغ. ولإنشاء صف يحتوي على عنصر واحد فقط، يجب أن يكون العنصر الوحيد في الصف متبوعًا بفاصلة، ولا يكفي إحاطة القيمة بالأقواس فقط.

>>>
>>> empty = ()
>>> singleton = 'hello',    # لاحظ الفاصلة في نهاية العبارة
>>> len(empty)
0
>>> len(singleton)
1
>>> singleton
('hello',)

العبارة t = 12345, 54321, 'hello!'‎ هي مثال عن تحزيم الصف، إذ تحزّم القيم 12345 و 54321 و ‎'hello!'‎ جميعها في صفّ واحد.

يمكن أيضًا إجراء العملية العكسية:

>>> x, y, z = t

تدعى هذه العملية بفك تحزيم التسلسل (sequence unpacking) ويمكن استخدام أي نوع من أنواع التسلسلات في الجانب الأيمن من عملية الإسناد. تتطلب عملية فك تحزيم التسلسل أن يكون عدد المتغيرات في الجانب الأيسر من عملية الإسناد مساويًا لعدد العناصر الموجودة في التسلسل.

لاحظ أن عملية الإسناد المتعددة هي في الواقع دمج لعمليتي تحزيم الصف وفك تحزيم التسلسل.

الصفوف المسمّاة (named tuples)

تعطي الصفوف المسمّاة معنى لكل عنصر ضمن الصف، وينتج عن ذلك شيفرة أسهل في القراءة وموثّقة ذاتيًّا. يمكن استخدام الصفوف المسمّاة في أيّ مكان تستخدم فيه الصفوف العادية، وتمتاز بإمكانية الوصول إلى الحقول عن طريق الأسماء بدلًا من فهرس العنصر.

تستخدم الدالة namedtuple()‎ لإنشاء الصفوف المسمّاة وصيغتها العامّة هي:

namedtuple(typename, field_names, *, verbose=False, rename=False, module=None)

تعيد هذه الدالة البانية صنفًا فرعيًا من الصنف tuple يحمل الاسم typename. يُستخدم الصنف الفرعي الجديد في إنشاء كائنات شبيهة بالصفوف تمتلك حقولًا يمكن الوصول إليها عن طريق البحث في الخاصيات إضافة إلى إمكانية فهرسة هذه الحقول والمرور عليها. تمتلك نسخ الكائن الفرعي كذلك سلسلة توثيق نصية (docstring) مفيدة (مع typename و field_names) وتابع ‎__repr__()‎ وظيفته سرد قائمة بمحتويات الصف على هيئة name=value.

field_names هي تسلسل من السلاسل النصية مثل ['x', 'y']، أو يمكن أن تكون سلسلة نصية مفردة تكون فيها أسماء الحقول مفصولة عن بعضها البعض بمسافة بيضاء و/أو فاصلة، مثل: 'x y' أو 'x, y'.

يمكن استخدام أي معرّف صالح في بايثون كاسمٍ للحقل باستثناء الأسماء التي تبدأ بالشرطة السفلية. تشمل المعرّفات الصالحة الحروف، والأرقام والشرطات السفلية، ولا تبدأ بالأرقام أو الشرطات السفلية ولا يمكن أن تكون إحدى الكلمات المفتاحية مثل class أو for أو return أو global أو pass أو raise.

إن أخذ الوسيط rename القيمة True فإنّ أسماء الحقول غير الصالحة تبدّل بصورة تلقائية إلى أسماء موقعية. فمثلًا تحوّل ['abc', 'def', 'ghi', 'abc'] إلى ‎['abc', '_1', 'ghi', '_3']‎ إذ تحذف الكلمة المفتاحية def واسم الحقل المكرر abc.

إن أخذ الوسيط verbose القيمة True فإنّ تعريف الصنف يطبع بعد بنائه. هذا الوسيط مهمل الآن، ومن الأسهل طباعة الخاصية ‎_source بدلًا من ذلك.

إن تم تعريف الوسيط module فإنّ الخاصية ‎__module__‎ التابعة للصف المسمى تأخذ هذه القيمة.

لا تمتلك الصفوف المسمّاة قاموسًا لكل نسخة منها؛ ولهذا تستهلك الصفوف المسمّاة نفس مقدار الذاكرة الذي تستهلكه الصفوف العادية.

مثال

>>> Point = namedtuple('Point', ['x', 'y'])
>>> p = Point(11, y=22)     # إنشاء نسخة باستخدام وسائط موقعية أو مفتاحية
>>> p[0] + p[1]             # يمكن فهرستها مثل الصفوف العادية
33
>>> x, y = p                # فك التحزيم مثل الصفوف العادية
>>> x, y
(11, 22)
>>> p.x + p.y               # يمكن الوصول إلى الحقول عن طريق اسمائها
33
>>> p                       # تمثيل سهل القراءة
Point(x=11, y=22)

الصفوف المسمّاة مفيدة للغاية عند تعيين أسماء الحقول إلى صفوف معادة من وحدة sqlite3 أو csv (القيم المفصولة بفاصلة):

EmployeeRecord = namedtuple('EmployeeRecord', 'name, age, title, department, paygrade')
import csv
for emp in map(EmployeeRecord._make, csv.reader(open("employees.csv", "rb"))):
    print(emp.name, emp.title)
import sqlite3
conn = sqlite3.connect('/companydata')
cursor = conn.cursor()
cursor.execute('SELECT name, age, title, department, paygrade FROM employees')
for emp in map(EmployeeRecord._make, cursor.fetchall()):
    print(emp.name, emp.title)

التغييرات في الإصدار 3.1

• إضافة الوسيط rename.

التغييرات في الإصدار 3.6

• أصبح الوسيطان verbose و rename وسيطين مفتاحيين فقط.

• إضافة الوسيط module.

مصادر

• صفحة Built-in Types في توثيق بايثون الرسمي.
• قسم namedtuple في توثيق بايثون الرسمي.