Python 简明教程 ---10，Python 列表

Posted 2020-12-06 码农充电站

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程序 = 算法 + 数据结构
—— Nicklaus Wirth

目录

从这句话程序 = 算法 + 数据结构 可以看出数据结构对于编程的重要性。数据结构就是数据的组织/存储方式。

从本节开始我们将介绍Python 中的数据结构：

• 列表 list
• 元组 tuple
• 字典 dict
• 集合 set

这些数据结构在Python3.x 中都是一个类class：

>>> list
<class \'list\'>
>>> tuple
<class \'tuple\'>
>>> dict
<class \'dict\'>
>>> set
<class \'set\'>

提示：

这几个类名list，tuple，dict，set 并不是Python 中的保留字，你可以使用它们作为变量名，但一般并不建议这样做。

可使用keyword 模块来查看Python 中的保留字。

Python 中数据结构非常易用，且语法简单。我们将介绍这些数据结构的使用方法。

本节我们介绍Python 中的列表 list。

1，Python 列表

大部分编程语言中都有数组的概念，数组中元素的类型必须相同。

Python 中没有数组的概念，Python 列表可看作是一种增强版的数组。

Python 列表有如下特点：

• 列表中的元素可以是任意类型的数据
• 可使用下标和切片访问列表内容
• 可在列表的任意位置插入和删除元素
• 使用列表时，无须关注列表的容量问题，Python 会在需要的时候自动扩容和缩容

2，声明列表

Python 中的列表使用中括号[] 表示：

>>> l = []       # 一个空列表
>>> l = [\'a\', \'bc\', 1, 2.5, True] # 列表元素可以是任意类型
>>> type(l)      
<class \'list\'>

3，列表元素个数

使用len() 函数可查看列表中的元素个数：

>>> l = [\'a\', \'bc\', 1, 2.5, True]
>>> len(l)
5

4，访问列表元素

可以像访问字符串一样，使用下标来访问列表元素：

>>> l = [\'a\', \'bc\', 1, 2.5, True]
>>> l[0]	# 访问第 1 个元素
\'a\'
>>> l[4]	# 访问第 5 个元素
True
>>> l[5]    # 超出范围，抛出异常
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list index out of range
>>> l[-1]	# 访问倒数第 1 个元素
True
>>> l[-5]   # 访问倒数第 5 个元素
\'a\'
>>> l[-6]   # 超出范围，抛出异常
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list index out of range

5，列表部分元素

同样可以向截取字符串 一样来截取部分列表元素：

>>> l = [\'a\', \'bc\', 1, 2.5, True]
>>> l[1:3]
[\'bc\', 1]
>>> l[1:]
[\'bc\', 1, 2.5, True]
>>> l[:4]
[\'a\', \'bc\', 1, 2.5]
>>> l[:]
[\'a\', \'bc\', 1, 2.5, True]

6，遍历列表

可使用 for 循环来遍历列表：

l = [\'a\', \'bc\', 1, 2.5, True]
for item in l:
    print(item)

以上代码的输出如下：

a
bc
1
2.5
True

7，修改和删除元素

修改列表元素

我们可以使用下标和赋值语句 来修改列表元素：

>>> l = [\'a\', \'bc\', 1, 2.5, True]
>>> l[0] = \'x\'      # 第 1 个元素改为 ‘x’
>>> l[3] = 5        # 第 4 个元素改为 5
>>> l               # 修改后的列表
[\'x\', \'bc\', 1, 5, True]

删除列表元素

可以使用下标和del 关键字来删除列表元素：

>>> l = [\'a\', \'bc\', 1, 2.5, True]
>>> del l[1]	# 删除第 2 个元素
>>> del l[3]    # 删除第 4 个元素
>>> l           # 删除元素后的列表
[\'a\', 1, 2.5]

8，列表运算

Python 列表可以进行加运算，乘运算，in 运算。

列表加运算

一个列表和另一个列表可以相加，得到一个新的列表：

>>> l1 = [\'a\', \'b\', \'c\']
>>> l2 = [1, 2, 3]
>>> l3 = l1 + l2
>>> l3 # 新的列表
[\'a\', \'b\', \'c\', 1, 2, 3]

列表乘运算

一个列表可以乘以一个整数n：

• 当 n <= 0 时，得到一个空列表[]
• 当 n > 0 时，相当于 n 个列表相加

示例：

>>> [\'a\', \'b\'] * -1
[]
>>> [\'a\', \'b\'] * 0
[]
>>> [\'a\', \'b\'] * 2
[\'a\', \'b\', \'a\', \'b\']

列表in 运算

可以通过 in 运算来查看一个元素是否存在于列表中，返回一个 bool 类型：

>>> \'a\' in [\'a\', \'b\']
True
>>> \'a\' not in [\'a\', \'b\']
False

9，列表函数

Python 中的list 是一个 class，可通过type(列表对象)来查看：

>>> type([])     # 空列表
<class \'list\'>

可通过dir(list) 或 dir(列表对象) 来查看Python list 支持的方法：

>>> dir(list)
[\'__add__\', \'__class__\', \'__contains__\', 
\'__delattr__\', \'__delitem__\', \'__dir__\', 
\'__doc__\', \'__eq__\', \'__format__\', 
\'__ge__\', \'__getattribute__\', 
\'__getitem__\', \'__gt__\', \'__hash__\', 
\'__iadd__\', \'__imul__\', \'__init__\', 
\'__init_subclass__\', \'__iter__\', 
\'__le__\', \'__len__\', \'__lt__\', \'__mul__\', 
\'__ne__\', \'__new__\', \'__reduce__\', 
\'__reduce_ex__\', \'__repr__\', \'__reversed__\', 
\'__rmul__\', \'__setattr__\', \'__setitem__\', 
\'__sizeof__\', \'__str__\', \'__subclasshook__\', 
\'append\', \'clear\', \'copy\', \'count\', 
\'extend\', \'index\', \'insert\', 
\'pop\', \'remove\', \'reverse\', \'sort\']

这里我们依然只关注非魔法方法，共11 个。

1.append 方法

作用：在列表L 的尾部追加元素
原型：L.append(object) -> None
参数：要追加的元素，可以是任意类型
返回值：总是返回 None

示例：

>>> l = [1]        # 初始化一个列表
>>> l.append(2)    # 在尾部追加 2
>>> l
[1, 2]
>>> l.append(3)    # 在尾部追加 3
>>> l
[1, 2, 3]

2.insert 方法

作用：在列表L 的 index 下标之前插入元素object
原型：L.insert(index, object)
参数 index：插入元素的位置
参数 object：要插入的元素
返回值：无返回值

示例：

>>> l = [\'a\', \'b\', \'c\']	     # 初始化一个列表
>>> l.insert(1, \'xx\')        # 在列表的下标 1 处插入 \'xx\' 
>>> l
[\'a\', \'xx\', \'b\', \'c\']        # 插入后，\'xx\' 下标为 1
>>> l.insert(3, \'yy\')        # 在列表的下标 3 处插入 \'yy\'
>>> l
[\'a\', \'xx\', \'b\', \'yy\', \'c\']  # 插入后，\'yy\' 的下标为 3

3.remove 方法

作用：从表头开始，删除列表L 中第一个值为value 的元素，如果值为value 的元素不存在，则抛出ValueError 异常
原型：L.remove(value) -> None
参数：要删除的元素的值
返回值：总是返回 None

示例：

>>> l = [\'a\', \'b\', \'b\', \'c\']
>>> l.remove(\'b\')  # 删除第一个值为 \'b\' 的元素
>>> l
[\'a\', \'b\', \'c\']
>>> l.remove(\'c\')  # 删除第一个值为 \'c\' 的元素
>>> l
[\'a\', \'b\']
>>> l.remove(\'c\')  # 已经不存在值为 \'c\' 的元素，抛出 ValueError 异常
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: list.remove(x): x not in list

4.pop 方法

作用：移除并返回下标为 index 的元素，下标不存在时，抛出IndexError 异常
原型：L.pop([index]) -> item
参数：要移除的元素的下标，可省，默认为最后一个
返回值：移除的元素

示例：

>>> l = [\'a\', \'b\', \'c\']
>>> item = l.pop()   # 移除最后一个元素
>>> item
\'c\'
>>> l
[\'a\', \'b\']
>>> l.pop(3)   # 不存在下标为 3 的元素，抛出异常
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: pop index out of range

5.clear 方法

作用：清空列表L
原型：L.clear() -> None
参数：无
返回值：总是返回 None

示例：

>>> l = [\'a\', \'b\', \'c\']
>>> l.clear()
>>> l   # 列表被清空
[]

6.count 方法

作用：计算列表L 中值为value 的个数
原型：L.count(value) -> integer
参数：要计算的元素的值
返回值：个数

示例：

>>> l = [\'a\', \'b\', \'c\', \'a\']
>>> l.count(\'a\')
2
>>> l.count(\'b\')
1
>>> l.count(\'d\')
0

7.copy 方法

作用：浅拷贝列表L，相当于L[:]
原型：L.copy() -> list
参数：无
返回值：一个列表

示例：

>>> l = [\'a\', \'b\', \'c\']
>>> l2 = l.copy()
>>> l2
[\'a\', \'b\', \'c\']

8.extend 方法

作用：在列表L 尾部追加一个序列iterable
原型：L.extend(iterable) -> None
参数：iterable 可以是任意一种序列类型
返回值：总是返回 None

示例：

>>> l1 = [\'a\', \'b\', \'c\']
>>> l2 = [\'1\', \'2\', \'3\']
>>> l1.extend(l2)
>>> l1
[\'a\', \'b\', \'c\', \'1\', \'2\', \'3\']

9.reverse 方法

作用：将列表L 翻转
原型：L.reverse()
参数：无
返回值：无返回值

示例：

>>> l = [\'a\', \'b\', \'c\']
>>> l.reverse()
>>> l
[\'c\', \'b\', \'a\']

10.sort 方法

作用：对列表L 进行排序
原型：L.sort(key=None, reverse=False) -> None
参数 key：

key 是一个函数类型的参数，该函数接收一个参数item1，并返回一个值item2。
sort 方法根据item2 进行排序，item1 是L 中的每个元素 。
key 可省，默认为None，表示直接使用L 中的元素进行排序。

参数 reverse：

reverse 为True 表示按照降序排序。
reverse 为False 表示按照升序排序。
reverse 可省，默认为 False。

返回值：总是返回 None

示例，key 为 None：

>>> l = [\'b\', \'a\', \'d\', \'c\'] # 一个乱序的列表
>>> l.sort()                 # 升序排序
>>> l
[\'a\', \'b\', \'c\', \'d\']
>>> l.sort(reverse=True)     # 降序排序
>>> l
[\'d\', \'c\', \'b\', \'a\']

示例，key 不为 None：

>>> l = [(\'c\', 1), (\'b\', 2), (\'a\', 3)] # 列表中的元素是元组类型
>>> def key(item): return item[0]      # 该函数返回元组的第一个元素
>>> l.sort(key=key)                    # 以元组的第一个元素进行排序
>>> l
[(\'a\', 3), (\'b\', 2), (\'c\', 1)]
>>>
>>> l = [(\'c\', 1), (\'b\', 2), (\'a\', 3)] 
>>> def key(item): return item[1]      # 该函数返回元组的第二个元素
>>> l.sort(key=key)                    # 以元组的第二个元素进行排序
>>> l
[(\'c\', 1), (\'b\', 2), (\'a\', 3)]

提示：

一个函数也可以作为参数传递给另一个函数，后续讲到函数的概念时，会详细讲解。

11.index 方法

作用：从列表L[start:stip] 的表头查找第一个值为value 的元素
原型：L.index(value, [start, [stop]]) -> integer
参数 value：查找值为value 的元素
参数 start：列表L 的起始下标
参数 stop：列表L 的终止下标
返回值：若能找到，则返回该元素的下标，否则，抛出ValueError 异常

示例：

>>> l = [\'a\', \'b\', \'c\']
>>> l.index(\'b\')   # 找到了，返回下标
1
>>> l.index(\'d\')   # 没找到，抛出 ValueError 异常
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: \'d\' is not in list

（完。）

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