Python的List容器

Posted 2021-05-18 开飞机的苏克_Sucre

容器

生活中，容器指的是可以容纳物品的收纳器，在程序中，容器是一种可以把多个元素放在一起的数据结构，容器中的元素可以逐个地迭代获取，可以用in, not in等关键字判断某个元素是否包含在容器中。
在Python中，包括列表(list)、元组(tuple)、字典(dict)、集合(set)等，他们都可以放入多个元素，因此都可以算作是容器，这些容器是Python编程中非常重要的数据结构，我们接下来重点学习这些数据结构。

list

列表(list)是一种有序的容器，放入list中的元素，将会按照一定顺序排列。构造list的方法非常简单，使用中括号[]把需要放在容器里面的元素括起来，就定义了一个列表。
比如列出所有同学们的成绩：

scores = [45, 60, 75, 86, 49, 100]

列出所有同学们的名字：

names = [\'Alice\', \'Bob\', \'David\', \'Ellena\'] # 注意，字符串元素仍需要引号

　　

正如我们看到的，list可以放入数字、字符串等数据类型，list不对放入其中的类型进行判断，也就是说，list可以同时放入任意类型的数据，这是Python这门语言决定的，因为Python是动态语言。

L = [\'Alice\', 66, \'Bob\', True, \'False\', 100]

　　

对于list，我们可以直接把list的内容打印出来。

L = [\'Alice\', 66, \'Bob\', True, \'False\', 100]
print(L)

　　

Python按顺序访问list

列表是有序的，因此我们可以按顺序访问列表中的元素。

L = [\'Alice\', 66, \'Bob\', True, \'False\', 100]
for item in L:
    print(item)

回想一下，在前面，我们学习过字符串，这里使用for循环访问列表中的每一个元素和使用for循环访问字符串中的每一个字符是非常类似的。

事实上字符串也可以看作是一种特殊的列表，它只能按顺序存放多个字符。通过for循环访问列表每一个元素的方式，我们称为迭代。
而对于一个空的列表，使用for循环访问，将不会打印任何东西。

L = []
for item in L:
    print(item)

　　

Python按索引访问list

由于列表list是一个有序的容器，所以在list里面，每一个元素都有一个唯一的位置，我们称之为索引(index)，这和字符串是类似的，因此我们也可以通过位置的方式获取list中的元素，回顾一下前面学习的，我们通过中括号[]来按位置访问对应的元素。
注意，这里要注意区分，列表的定义也是通过中括号[]来定义的，但这和通过索引访问列表里面的元素并不冲突

names = [\'Alice\', \'Bob\', \'David\', \'Ellena\']
print(names[0])
print(names[1])
print(names[2])
print(names[3])

由于names只有四个元素，所以我们最多只能通过索引3访问到最后一个元素。试想一下，如果我们print(names[4])，会怎么样？

names = [\'Alice\', \'Bob\', \'David\', \'Ellena\']
print(names[4])

事实上，这会引起Python运行的错误，提示索引访问超出范围。

Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list index out of range

因此，我们在使用索引的方式访问列表时，一定要特别注意不要越界。

同时，列表和字符串一样，也支持切片，通过切片的方式，获取到列表的子列表。

names = [\'Alice\', \'Bob\', \'David\', \'Ellena\']
sub_names = names[0:2]
print(sub_names)

这里需要注意一下，如果我们越界切片的话，不会出现Python运行错误，但是按照这样的下标去切片，获取不到任何元素。

names = [\'Alice\', \'Bob\', \'David\', \'Ellena\']
sub_names = names[5:10]
print(sub_names) # ==> []

　　

Python倒序访问list

Python的列表，除了支持正向顺序索引获取列表中的每一个元素以外，也支持倒序访问list中的每一个元素。

names = [\'Alice\', \'Bob\', \'David\', \'Ellena\']

对于names列表，Ellena的名字排在最后，也就是我们所说的倒数第一个，在Python中，可以使用-1来表示最后一个元素。

names = [\'Alice\', \'Bob\', \'David\', \'Ellena\']
print(names[-1]) # ==> Ellena

同样的道理，我们可以通过-2，打印出David的名字，通过-3，打印出Bob的位置。

print(names[-2]) # ==> David
print(names[-3]) # ==> Bob

注意，如果我们使用-5的话，因为不存在倒数第五个名字，因此这也是一种越界，同样会报错。

names = [\'Alice\', \'Bob\', \'David\', \'Ellena\']
print(names[-5])
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list index out of range

　　

Python向list添加新的元素

现在班里面有4名同学：

names = [\'Alice\', \'Bob\', \'David\', \'Ellena\']

今天，班里转来一名新同学Candy，如何把新同学添加到现有的列表当中呢？
在Python中，list提供了一系列的方法可以让我们操作list中的元素，其中也包含了添加元素的方法。
第一个办法是用append()方法，把新同学追加到列表的末尾：

names = [\'Alice\', \'Bob\', \'David\', \'Ellena\']
names.append(\'Candy\')
print(names) # ==> [\'Alice\', \'Bob\', \'David\', \'Ellena\', \'Candy\']

注意，append()方法总是将元素添加到list的尾部。 
如果上面的列表需要按照首字母排序的话，那么Candy应该是排在第三的位置的，这怎么办呢？
这就需要使用list的insert()方法，insert()方法和append()方法不一样，insert()方法需要两个参数，分别是需要插入的位置，以及需要插入的元素。

names = [\'Alice\', \'Bob\', \'David\', \'Ellena\']
names.insert(2, \'Candy\')
print(names) # ==> [\'Alice\', \'Bob\', \'Candy\', \'David\', \'Ellena\']

注意，将Candy插入到第三的位置之后，原来的名字，都将自动往后移动一位，这个时候再使用相同的索引获取后面的元素，将会得到不一样的结果

names = [\'Alice\', \'Bob\', \'David\', \'Ellena\']
print(names[2]) # ==> David
names.insert(2, \'Candy\')
print(names[2]) # ==>Candy

　　

Python从list删除元素

如果Ellena因为家庭原因需要转学，那么我们如何把Ellena从已有的列表里面删除呢？
这个时候我们可以使用列表的pop()方法，pop()方法默认删除列表的最后一个元素，并返回。

L = [\'Alice\', \'Bob\', \'Candy\', \'David\', \'Ellena\']
name = L.pop()
print(name) # ==> Ellena
print(L) # ==> L = [\'Alice\', \'Bob\', \'Candy\', \'David\']

　　

对于Ellena，由于Ellena恰好位于列表的最后，所以可以直接使用pop()方法把Ellena从列表的最后删除，假如需要转学的不是Ellena，而是Candy，这个时候应该怎么办呢？
pop()方法，除了可以删除最后一个元素以外，pop()还可以接收一个参数，指定需要删除的元素的位置。

L = [\'Alice\', \'Bob\', \'Candy\', \'David\', \'Ellena\']
name = L.pop(2)
print(name) # ==> Candy
print(L) # ==> [\'Alice\', \'Bob\', \'David\', \'Ellena\']

　　

Python替换list中的元素

对于列表，除了可以向列表添加元素，删除列表元素以外，列表已有的元素，也是可以修改的，通过索引指定位置，并赋值新的元素，即可替换列表中原有的元素。
假如班上同学Candy需要转走了，同时有一个新的同学Canlina转入，那么按照字母排序，Canlina的位置恰好是Candy的位置。

L = [\'Alice\', \'Bob\', \'Candy\', \'David\', \'Ellena\']
L[2] = \'Canlina\'
print(L)

我们也可以使用倒序索引来完成同样的功能

L = [\'Alice\', \'Bob\', \'Candy\', \'David\', \'Ellena\']
L[-3] = \'Canlina\'
print(L)

注意，如果替换一个不存在的下标，则同样会引起Python运行错误。

L = [\'Alice\', \'Bob\', \'Candy\', \'David\', \'Ellena\']
L[6] = \'Canlina\'
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list assignment index out of range

　　

Python二维list

有时候，一维list并不能满足所有的要求（上述所有list均为一维list），这个时候需要二维list甚至更高维的list。
比如：
Alice最近的三次成绩分别是[100, 89, 92]
Bob最近的三次成绩分别是[70, 65, 81]
Candy最近的三次成绩分别是[88, 72, 77]
如果需要用一个列表存放三个同学的成绩，则需要这样：

alice_scores = [100, 89, 92]
bob_scores = [70, 65, 81]
candy_scores = [88, 72, 77]
all_scores = [alice_scores, bob_scores, candy_scores]
print(all_scores) # ==> [[100, 89, 92], [70, 65, 81], [88, 72, 77]]

这个时候得到的就是一个二维list，对于二维list，列表里面的每一个元素仍然是一个列表。这个时候，如果需要从二维list all_scores获取Bob最近第三次考试的成绩，可以这样写

alice_scores = [100,89,92]
bob_scores = [70,65,81]
candy_scores = [88,72,77]
all_scores = [alice_scores, bob_scores, candy_scores]
score = all_scores[1][2] # ==> 81

其中all_scores[1]得到Bob的最近三次成绩的列表，再通过下标[2]，则可以得到Bob第三次的成绩。

 

原文：https://www.imooc.com/code/21975