Python基础学习笔记（六）——列表

一、一维列表的介绍和创建

  列表（list），也称数组，是一种有序、可变、允许重复元素的组合数据结构，属于可变序列，由方括号[]内、用逗号分隔的一组元素组成。

  列表可存储多个元素以方便对一组数据整体操作。不同的列表的内存地址互不相同，即id独立。

  列表有两种创建方式：直接将目的列表赋予变量，称为赋值创建；使用list()函数将任意组合转化为列表，称为引用创建。

  下文的列表均指一维列表。

# 空列表
lst = []
lst = list()# 赋值创建
lst = [1, 2, 3]# 引用创建（字典转列表）：转化前后元素不变
lst = list({'1': 'a', '2': 'b', '3': 'c', })print(lst, type(lst), id(lst))

[1, 2, 3] <class 'list'> 1937556730752

  列表的元素可以是任意数据类型的对象的引用，也就是一维指针。所以列表实际上是一种二维指针，用于存储一维指针。

  在Python中，通常不采用这种描述，因为Python不支持指针的直接操作。但是，列表的索引可以模拟二级指针。

二、序列的基本操作

  以下操作适用于所有序列，即列表、元组和字符串，下文仅以列表为例。

1. 索引的查询与返回

  索引描述了序列中的元素的位置，是用于访问元素的操作方法，分为正数索引和负数索引。

  序列中的元素从左到右的正数索引依次为0, 1, 2, ... , n，从右到左的负数索引依次为-1, -2, ... , -n。

  可以通过查询索引获取对应元素的值。

lst = [1, 2, 3]
print(lst[0], lst[-3])

1 1

  也可以使用index()函数，通过元素的值返回对应的正数索引。若列表存在相同的元素，只返回最小的正数索引；若列表不存在对应的元素，报错ValueError.

  index(arg1, arg2=0, arg3=len(list))可限定索引区间：默认步长为1，开始索引为0，结束索引为列表长度（元素个数），区间形式与range函数相似，即左闭右开。

  若arg3未传递，传递了负数，或者传递了小于arg2的值，则参数arg3无效，函数功能为：返回索引为arg2上的指定元素的正数索引。一般不会用到该功能。特别的，若arg2=arg3，一定会报错，因为索引区间为空。

lst = ['1', '2', '3', '4', '1']
# index(element):返回指定元素的索引
print(lst.index('1'))
# index(element, index):返回限定位置上的指定元素的索引
print(lst.index('1', 4))
# index(element, start, stop):返回限定位置区间上的指定元素的索引
print(lst.index('1', 1, 5))

0
4
4

2. 切片

  切片是指获取序列中的子序列，是访问序列中的多个元素的一种方式，其结果是原序列片段的拷贝。

  list[start=0:stop=-1:step=1]，就是将整数序列range(start,stop,step)作为从原序列所取元素的索引，获取并拷贝这些元素，然后返回一个具有新id的子序列。
  其参数默认值与range类似。特别的，若start或stop为负数索引，则先转化为正数索引，再遵循range对应。

lst = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
print(lst[1:5:2], lst[1:-1:2])
print(id(lst), id(lst[1:5:2]))# 第一个冒号不能省略，第二个可以省略
print(lst[1:5], lst[1::2], lst[:5:2])
print(lst[1:], lst[:5], lst[::2])

[2, 4] 				 [2, 4]
1383891593536 1383891563392[2, 3, 4, 5] 		 [2, 4, 6] 			 [1, 3, 5]
[2, 3, 4, 5, 6] 	 [1, 2, 3, 4, 5] 	 [1, 3, 5]

3. 序列加

  同类型的序列之间可以进行序列加运算+，即：将后一个序列的元素依次添加到前一个序列里。

lst = list([1, 2])
print(lst + lst)

[1, 2, 1, 2]

三、元素的增删改

1. 添加元素

• append(element)函数：在列表末尾添加一个元素。
• extend(iterable)函数：在列表末尾依次添加一个组合内的元素。
• insert(index, element)函数：在指定索引插入一个元素，后续元素索引+1.

  上述的函数没有返回值，也就是说它们的操作是在原列表上进行的，但列表的id仍会改变。

  序列加赋值运算+=可以替代extend()函数，但列表没有被分配-=运算。

lst = list([1, 2])
# 不能将组合内的元素加入列表
lst.append([3])
print(lst)# 集合是无序组合，添加次序遵循特殊的哈希映射
lst.extend({5, 4})
print(lst)# 也可以简化为赋值运算
lst += (7, 8)  # 元组，一种序列，属于组合类型
print(lst)# 负数索引视为正数索引输入
lst.insert(-7, '0')
print(lst)

[1, 2, [3]]
[1, 2, [3], 4, 5]
[1, 2, [3], 4, 5, 7, 8]
['0', 1, 2, [3], 4, 5, 7, 8]

2. 删除元素

• remove(element)函数：删除一个指定元素，若存在重复元素，取最小正数索引。
• pop(index=-1)函数：删除一个指定索引上的元素，参数默认值为-1.
• clear()函数：清空列表中的所有元素。
• del语句：删除一个指定索引上的元素，也可以删除指定切片范围内的元素，甚至删除列表本身。

lst = list([1, 2, 3, 4, 5])
lst.remove(5)
print(lst)lst.pop(0)
print(lst)
lst.pop()
print(lst)lst.clear()
print(lst)lst = list([1, 2, 3, 4, 5])
del lst[0]
print(lst)del lst[1:]
print(lst)del lst
print(lst)

[1, 2, 3, 4]
[2, 3, 4]
[2, 3]
[][2, 3, 4, 5]
[2]
NameError: name 'lst' is not defined.

3. 更改元素

  列表元素的更改主要通过索引查询和切片替换，它们的功能与上述的添加和删除有所重叠。

  索引查询不仅能获取指定索引上的元素的值，也可以对它进行修改；切片替换可将切片内的元素依次替换为一个组合内的元素。当切片步长为1时，组合的元素数量不受限制；否则，切片的元素个数须等于组合的元素个数。

lst = list([1, 2, 3, 4, 5])
# 逐个修改
lst[0] = 0
print(lst)# 批量修改
lst[1:3] = [10, 20, 30, 40]
print(lst)# 批量删除
lst[1:5] = []
print(lst)# 跳跃替换
lst[::2] = 'ab'
print(lst)

[0, 2, 3, 4, 5]
[0, 10, 20, 30, 40, 4, 5]
[0, 4, 5]
['a', 4, 'b']

四、排序

  sort(reverse=False)是一个无返回值函数，参数默认值为升序排列，可以对列表内的元素进行排序。对于基本数据类型的元素，数值类型可以互相排序，字符串不能与数值排序。
  sorted(reverse=False)与前者的区别在于，它可以对任意组合内的元素进行排序，并返回一个排序后的列表。

  对于值的大小相同，但类型不同的数值，遵循int < float < bool。
  字符串的比较将在后续篇章说明，排序算法则在进阶篇中展开。

lst = [0, 1, 1.0, True, 2]
# 升序排列
lst.sort()
print(lst)# 降序排列
print(sorted(lst, reverse=True))

[0, 1, 1.0, True, 2]
[2, 1, 1.0, True, 0]

五、列表生成式

  生成式是for遍历的缩简语句，用于快速生成组合，格式为：[运算式 for 变量 in 可迭代对象]，即：遍历可迭代对象，将其每个元素经运算后的结果加入所生成的组合中。

print([i**2 for i in range(5)])

[0, 1, 4, 9, 16]