python 学习之列表

测试开头

1感言

允许一切发生，就会更平和与宽容，更容易和自己和解。

–来自杨小姐最近很喜欢的话

我们好像什么都做不了，我们又好像什么都可以去做。

–老俊俊的俊言俊语

2引言

列表由一系列按特定顺序排列的元素组成。你可以创建包含字母表中所有字母、数字 0 ～ 9 或所有家庭成员姓名的列表；也可以将任何东西加入列表中，其中的元素之间可以没有任何关系。

在 Python 中，用方括号（ [] ）表示列表，并用逗号分隔其中的元素。

bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
print(bicycles)

['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']

3列表基础

访问列表元素

要访问列表的任意元素，只需将该元素的位置（索引）告诉 Python 即可,当你请求获取列表元素时，Python 只返回该元素，而不包括方括号:

bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
print(bicycles[0])

trek

当你请求获取列表元素时，Python 只返回该元素，而不包括方括号：

bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
print(bicycles[0].title())

Trek

索引从 0 而不是 1 开始

在 Python 中，第一个列表元素的索引为 0，而不是 1,第二个列表元素的索引为 1。根据这种简单的计数方式，要访问列表的任何元素，都可将其位置减 1，并将结果作为索引。例如，要访问第四个列表元素，可使用索引 3:

bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
print(bicycles[1])
print(bicycles[3])

cannondale
specialized

Python 为访问最后一个列表元素提供了一种特殊语法。通过将索引指定为-1 ，可让 Python 返回最后一个列表元素,索引-2 返回倒数第二个列表元素，索引-3 返回倒数第三个列表元素，依此类推:

bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
print(bicycles[-1])

specialized

使用列表中的各个值

可以像使用其他变量一样使用列表中的各个值。例如，可以使用 f 字符串根据列表中的值来创建消息:

bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
message = f"My first bicycle was a {bicycles[0].title()}."

print(message)

My first bicycle was a Trek.

4修改、添加和删除元素

修改列表元素

修改列表元素的语法与访问列表元素的语法类似。要修改列表元素，可指定列表名和要修改的元素的索引，再指定该元素的新值:

motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
print(motorcycles)

motorcycles[0] = 'ducati'
print(motorcycles)

['honda', 'yamaha', 'suzuki']
['ducati', 'yamaha', 'suzuki']

在列表中添加元素

在列表末尾添加元素:

在列表中添加新元素时，最简单的方式是将元素附加（append）到列表。给列表附加元素时，它将添加到列表末尾:

motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
print(motorcycles)

motorcycles.append('ducati')
print(motorcycles)

['honda', 'yamaha', 'suzuki']
['honda', 'yamaha', 'suzuki', 'ducati']

方法 append() 让动态地创建列表易如反掌。例如，你可以先创建一个空列表，再使用一系列函数调用 append() 来添加元素。下面来创建一个空列表，再在其中添加元素’honda’ 、’yamaha’ 和’suzuki’ ：

motorcycles = []

motorcycles.append('honda')
motorcycles.append('yamaha')
motorcycles.append('suzuki')

print(motorcycles)

['honda', 'yamaha', 'suzuki']

在列表中插入元素:

使用方法 insert() 可在列表的任何位置添加新元素。为此，你需要指定新元素的索引和值:

motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']

motorcycles.insert(0, 'ducati')
print(motorcycles)

['ducati', 'honda', 'yamaha', 'suzuki']

从列表中删除元素:

如果知道要删除的元素在列表中的位置，可使用 del 语句:

motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
print(motorcycles)

del motorcycles[0]
print(motorcycles)

['honda', 'yamaha', 'suzuki']
['yamaha', 'suzuki']

使用 del 可删除任意位置处的列表元素，条件是知道其索引。例如，下面演示了如何删除前述列表中的第二个元素 ‘yamaha’ ：

motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
print(motorcycles)

del motorcycles[1]
print(motorcycles)

['honda', 'yamaha', 'suzuki']
['honda', 'suzuki']

方法 pop() 删除列表末尾的元素，并让你能够接着使用它:

motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
print(motorcycles)

popped_motorcycle = motorcycles.pop()
print(motorcycles)
print(popped_motorcycle)

['honda', 'yamaha', 'suzuki']
['honda', 'yamaha']
suzuki

实际上，可以使用 pop() 来删除列表中任意位置的元素，只需在圆括号中指定要删除元素的索引即可:

motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']

first_owned = motorcycles.pop(0)
print(f"The first motorcycle I owned was a {first_owned.title()}.")

The first motorcycle I owned was a Honda.

有时候，你不知道要从列表中删除的值所处的位置。如果只知道要删除的元素的值，可使用方法 remove() :

motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki', 'ducati']
print(motorcycles)

motorcycles.remove('ducati')
print(motorcycles)

['honda', 'yamaha', 'suzuki', 'ducati']
['honda', 'yamaha', 'suzuki']

注意: 方法 remove() 只删除第一个指定的值。如果要删除的值可能在列表中出现多次，就需要使用循环来确保将每个值都删除。

5组织列表

有时候，你希望保留列表元素最初的排列顺序，而有时候又需要调整排列顺序。Python 提供了很多组织列表的方式，可根据具体情况选用。

sort() 对列表永久排序

Python 方法 sort() 让你能够较为轻松地对列表进行排序:

cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
cars.sort()
print(cars)

['audi', 'bmw', 'subaru', 'toyota']

还可以按与字母顺序相反的顺序排列列表元素，只需向 sort() 方法传递参数 reverse=True 即可:

cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
cars.sort(reverse=True)
print(cars)

['toyota', 'subaru', 'bmw', 'audi']

使用函数 sorted() 对列表临时排序

要保留列表元素原来的排列顺序，同时以特定的顺序呈现它们，可使用函数 sorted() 。函数 sorted() 让你能够按特定顺序显示列表元素，同时不影响它们在列表中的原始排列顺序:

cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']

print("Here is the original list:")
print(cars)

print("nHere is the sorted list:")
print(sorted(cars))

print("nHere is the original list again:")
print(cars)

Here is the original list:
['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']

Here is the sorted list:
['audi', 'bmw', 'subaru', 'toyota']

Here is the original list again:
['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']

倒着打印列表

要反转列表元素的排列顺序，可使用方法 reverse() :

cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
print(cars)

cars.reverse()
print(cars)

['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
['subaru', 'toyota', 'audi', 'bmw']

方法 reverse() 永久性地修改列表元素的排列顺序，但可随时恢复到原来的排列顺序，只需对列表再次调用 reverse() 即可。

确定列表的长度

使用函数 len() 可快速获悉列表的长度:

cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
len(cars)

4

6操作列表

遍历整个列表

你经常需要遍历列表的所有元素，对每个元素执行相同的操作,通过使用 for 循环 ，可以让 Python 去处理这些问题:

magicians = ['alice', 'david', 'carolina']
for magician in magicians:
    print(magician)

alice
david
carolina

刚开始使用循环时请牢记，对列表中的每个元素，都将执行循环指定的步骤，而不管列表包含多少个元素。如果列表包含一百万个元素，Python 就重复执行指定的步骤一百万次，且通常速度非常快。

在 for 循环中执行更多操作

在 for 循环中，可对每个元素执行任何操作:

magicians = ['alice', 'david', 'carolina']
for magician in magicians:
    print(f"{magician.title()}, that was a great trick!")

Alice, that was a great trick!
David, that was a great trick!
Carolina, that was a great trick!

在 for 循环中，想包含多少行代码都可以。在代码行 for magician in magicians 后面，每个缩进的代码行都是循环的一部分，将针对列表中的每个值都执行一次。因此，可对列表中的每个值执行任意次数的操作:

magicians = ['alice', 'david', 'carolina']
for magician in magicians:
    print(f"{magician.title()}, that was a great trick!")
    print(f"I can't wait to see your next trick, {magician.title()}.n")

Alice, that was a great trick!
I can't wait to see your next trick, Alice.

David, that was a great trick!
I can't wait to see your next trick, David.

Carolina, that was a great trick!
I can't wait to see your next trick, Carolina.

在 for 循环结束后执行一些操作

在 for 循环后面，没有缩进的代码都只执行一次，不会重复执行:

magicians = ['alice', 'david', 'carolina']
for magician in magicians:
    print(f"{magician.title()}, that was a great trick!")
    print(f"I can't wait to see your next trick, {magician.title()}.n")

print("Thank you, everyone. That was a great magic show!")

Alice, that was a great trick!
I can't wait to see your next trick, Alice.

David, that was a great trick!
I can't wait to see your next trick, David.

Carolina, that was a great trick!
I can't wait to see your next trick, Carolina.

Thank you, everyone. That was a great magic show!

你在前面看到了，开头两个函数调用 print() 针对列表中的每位魔术师重复执行。然而，第三个函数调用 print() 没有缩进，因此只执行一次。

因此在写循环时应该尽量 避免缩进错误 或者 不必要的缩进。

创建数值列表

创建数值列表:

Python 函数 range() 让你能够轻松地生成一系列数。例如，可以像下面这样使用函数 range() 来打印一系列数：

for value in range(1, 5):
    print(value)

1
2
3
4

在这个示例中，range() 只打印数 1 ～ 4。这是编程语言中常见的 差一行为 的结果。函数 range() 让 Python 从指定的第一个值开始数，并在到达你指定的第二个值时停止。因为它在第二个值处停止，所以输出不包含该值（这里为 5）。

要打印数 1 ～ 5，需要使用 range(1,6) 。使用 range() 时，如果输出不符合预期，请尝试将指定的值加 1 或减 1。

使用 range() 创建数字列表:

要创建数字列表，可使用函数 list() 将 range() 的结果直接转换为列表。如果将 range() 作为 list() 的参数，输出将是一个数字列表:

numbers = list(range(1, 6))
print(numbers)

[1, 2, 3, 4, 5]

使用函数 range() 时，还可指定步长。为此，可给这个函数指定第三个参数，Python 将根据这个步长来生成数:

even_numbers = list(range(2, 11, 2))
print(even_numbers)

[2, 4, 6, 8, 10]

squares = []
for value in range(1, 11):
    square = value ** 2
    squares.append(square)

print(squares)

[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

对数字列表执行简单的统计计算:

有几个专门用于处理数字列表的 Python 函数。例如，你可以轻松地找出数字列表的最大值、最小值和总和：

digits = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0]
min(digits)
0

max(digits)
9

sum(digits)
45

列表解析:

前面介绍的生成列表 squares 的方式包含三四行代码，而列表解析让你只需编写一行代码就能生成这样的列表。列表解析将 for 循环和创建新元素的代码合并成一行，并自动附加新元素:

squares = [value**2 for value in range(1, 11)]
print(squares)

[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

要使用这种语法，首先指定一个描述性的列表名，如 squares 。然后，指定一个左方括号，并定义一个 表达式，用于生成要存储到列表中的值。在这个示例中，表达式为value**2 ，它计算平方值。接下来，编写一个 for 循环，用于给表达式提供值，再加上右方括号。在这个示例中，for 循环为 for value in range(1,11) ，它将值 1 ～ 10 提供给表达式 value**2 。请注意，这里的 for 语句末尾没有冒号。

使用列表的一部分

切片:

要创建切片，可指定要使用的第一个元素和最后一个元素的索引。与函数 range() 一样，Python 在到达第二个索引之前的元素后停止。要输出列表中的前三个元素，需要指定索引 0 和 3，这将返回索引为 0、1 和 2 的元素:

players = ['charles', 'martina', 'michael', 'florence', 'eli']
print(players[0:3])

['charles', 'martina', 'michael']

你可以生成列表的任意子集。例如，如果要提取列表的第二、第三和第四个元素，可将起始索引指定为 1 ，并将终止索引指定为 4:

players = ['charles', 'martina', 'michael', 'florence', 'eli']
print(players[1:4])

['martina', 'michael', 'florence']

如果没有指定第一个索引，Python 将自动从列表开头开始：

players = ['charles', 'martina', 'michael', 'florence', 'eli']
print(players[:4])

['charles', 'martina', 'michael', 'florence']

要让切片终止于列表末尾，也可使用类似的语法。例如，如果要提取从第三个元素到列表末尾的所有元素，可将起始索引指定为 2 ，并省略终止索引：

players = ['charles', 'martina', 'michael', 'florence', 'eli']
print(players[2:])

['michael', 'florence', 'eli']

如果要输出名单上的最后三名队员，可使用切片 players[-3:] ：

players = ['charles', 'martina', 'michael', 'florence', 'eli']
print(players[-3:])

['michael', 'florence', 'eli']

遍历切片:

如果要遍历列表的部分元素，可在 for 循环中使用切片:

players = ['charles', 'martina', 'michael', 'florence', 'eli']

print("Here are the first three players on my team:")
for player in players[:3]:
    print(player.title())

Here are the first three players on my team:
Charles
Martina
Michael

复制列表:

要复制列表，可创建一个包含整个列表的切片，方法是同时省略起始索引和终止索引（[:] ）:

my_foods = ['pizza', 'falafel', 'carrot cake']
friend_foods = my_foods[:]

print("My favorite foods are:")
print(my_foods)

print("nMy friend's favorite foods are:")
print(friend_foods)

My favorite foods are:
['pizza', 'falafel', 'carrot cake']

My friend's favorite foods are:
['pizza', 'falafel', 'carrot cake']

7元组

有时候你需要创建一系列不可修改的元素，元组可以满足这种需求。Python 将不能修改的值称为不可变的，而不可变的列表被称为元组。

元组看起来很像列表，但使用圆括号而非中括号来标识。定义元组后，就可使用索引来访问其元素，就像访问列表元素一样:

dimensions = (200, 50)
print(dimensions[0])
print(dimensions[1])

200
50

下面来尝试修改元组 dimensions 的一个元素，看看结果如何：

dimensions = (200, 50)
dimensions[0] = 250

---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-43-258c8b06eee2> in <module>
      1 dimensions = (200, 50)
----> 2 dimensions[0] = 250

TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

注意: 严格地说，元组是由逗号标识的，圆括号只是让元组看起来更整洁、更清晰。如果你要定义只包含一个元素的元组，必须在这个元素后面加上逗号：

my_t = (3,)

遍历元组中的所有值

像列表一样，也可以使用 for 循环来遍历元组中的所有值：

dimensions = (200, 50)
for dimension in dimensions:
    print(dimension)

200
50

修改元组变量

虽然不能修改元组的元素，但可以给存储元组的变量赋值。因此，如果要修改前述矩形的尺寸，可重新定义整个元组：

dimensions = (200, 50)
print("Original dimensions:")
for dimension in dimensions:
    print(dimension)

dimensions = (400, 100)
print("nModified dimensions:")
for dimension in dimensions:
    print(dimension)

Original dimensions:
200
50

Modified dimensions:
400
100