Python 3中列表的理解

介绍

A list is a data structure in Python that is a mutable, or changeable, ordered sequence of elements. Each element or value that is inside of a list is called an item. Just as strings are defined as characters between quotes, lists are defined by having values between square brackets [ ].

列表在处理许多相关数值时非常有用。它们使您能够将属于同一组的数据放在一起，简化您的代码，并一次对多个值执行相同的方法和操作。

在考虑Python列表和其他类型的集合数据结构时，考虑一下您计算机上拥有的所有不同集合：您的文件组合，歌曲播放列表，浏览器书签，电子邮件，您可以在流媒体服务上访问的视频集合等。

先决条件

您应该已经安装了Python 3，并在您的计算机或服务器上设置了编程环境。如果您尚未设置编程环境，可以参考适用于您操作系统（Ubuntu、CentOS、Debian等）的 本地编程环境 或 服务器上的编程环境 的安装和设置指南。

字符串列表

要开始，让我们创建一个包含字符串数据类型项目的列表：

sea_creatures = ['shark', 'cuttlefish', 'squid', 'mantis shrimp', 'anemone']

当我们打印列表时，输出的响应与我们创建的列表完全相同：

print(sea_creatures)

Output
['shark', 'cuttlefish', 'squid', 'mantis shrimp', 'anemone']

作为一个有序序列的元素，列表中的每个项目都可以通过索引单独调用。列表是由较小的部分组成的复合数据类型，非常灵活，因为它们可以添加、删除和更改值。当您需要存储大量值或迭代值，并且希望能够方便地修改这些值时，您可能希望使用列表数据类型。

在本教程中，我们将介绍一些我们可以在Python中使用列表的方法。

索引列表

列表中的每个项目对应一个索引号，这是一个整数值，从索引号0开始。

对于列表sea_creatures，索引的分布如下：

第一项，字符串'shark'从索引0开始，列表在索引4处以项'anemone'结束。

因为Python列表中的每个项都有相应的索引号，所以我们能够以与其他顺序数据类型相同的方式访问和操作列表。

现在我们可以通过引用其索引号来调用列表的离散项：

print(sea_creatures[1])

Output
cuttlefish

该列表的索引号范围从0到4，如上表所示。因此，要单独调用任何项，我们会像这样引用索引号：

sea_creatures[0] = 'shark'
sea_creatures[1] = 'cuttlefish'
sea_creatures[2] = 'squid'
sea_creatures[3] = 'mantis shrimp'
sea_creatures[4] = 'anemone'

如果我们使用大于4的索引号调用列表sea_creatures，它将超出范围，因为它将无效：

print(sea_creatures[18])

Output
IndexError: list index out of range

除了正索引号，我们还可以通过使用负索引号从列表中访问项，从列表末尾开始向后计数，从-1开始。如果我们有一个很长的列表，并且想要准确地定位列表末尾的项，则这是特别有用的。

对于同一个列表sea_creatures，负索引的分解如下：

因此，如果我们想要通过使用其负索引号打印出项'squid'，我们可以像这样做：

print(sea_creatures[-3])

Output
squid

我们可以使用+运算符将列表中的字符串项与其他字符串连接起来：

print('Sammy is a ' + sea_creatures[0])

Output
Sammy is a shark

我们能够将索引号为0的字符串项目与字符串'Sammy is a '连接起来。我们还可以使用+运算符来连接两个或多个列表。

通过与列表中的项目对应的索引号，我们能够离散地访问列表的每个项目并处理这些项目。

修改列表中的项目

我们可以使用索引来更改列表中的项目，将索引号设置为不同的值。这使我们能够更好地控制列表，因为我们能够修改和更新它们包含的项目。

如果我们想要将索引1处项目的字符串值从'cuttlefish'更改为'octopus'，我们可以这样做：

sea_creatures[1] = 'octopus'

现在当我们打印sea_creatures时，列表将会不同：

print(sea_creatures)

Output
['shark', 'octopus', 'squid', 'mantis shrimp', 'anemone']

我们还可以使用负索引号来更改项目的值：

sea_creatures[-3] = 'blobfish'
print(sea_creatures)

Output
['shark', 'octopus', 'blobfish', 'mantis shrimp', 'anemone']

现在'blobfish'已经取代了'squid'，在负索引号-3处（对应于正索引号2）。

能够修改列表中的项目使我们能够以高效的方式更改和更新列表。

切片列表

我们还可以从列表中调用几个项目。假设我们只想打印sea_creatures的中间项目，我们可以通过创建切片来实现。使用切片，我们可以通过创建由冒号分隔的索引号范围来调用多个值：[x:y]：

print(sea_creatures[1:4])

Output
['octopus', 'blobfish', 'mantis shrimp']

在创建切片时，就像[1:4]一样，第一个索引号是切片开始的位置（包括），第二个索引号是切片结束的位置（不包括），这就是为什么在我们上面的示例中位置为1、2和3的项目被打印出来。

如果我们想要包括列表的任一端，我们可以在list[x:y]语法中省略一个数字。例如，如果我们想要打印列表sea_creatures的前3个项目 —— 分别是'shark'、'octopus'、'blobfish'，我们可以这样做：

print(sea_creatures[:3])

Output
['shark', 'octopus', 'blobfish']

这将打印列表的开头，停在索引3之前。

要包括列表末尾的所有项目，我们需要颠倒语法：

print(sea_creatures[2:])

Output
['blobfish', 'mantis shrimp', 'anemone']

我们还可以在切片列表时使用负索引号，类似于正索引号：

print(sea_creatures[-4:-2])
print(sea_creatures[-3:])

Output
['octopus', 'blobfish']
['blobfish', 'mantis shrimp', 'anemone']

我们可以在切片中使用的最后一个参数叫做步幅（stride），它指的是在从列表中检索第一项后向前移动多少项。到目前为止，我们已经省略了步幅参数，默认为 Python 的步幅为 1，这样就可以在两个索引号之间检索到每一项。

这个结构的语法是list[x:y:z]，其中z表示步幅。让我们创建一个更大的列表，然后对其进行切片，并将步幅设置为 2：

numbers = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12]

print(numbers[1:11:2])

Output
[1, 3, 5, 7, 9]

我们的结构numbers[1:11:2]打印出了索引号为1至11之间的值，然后步幅值为2告诉程序只打印出每隔一项。

我们可以省略前两个参数，仅使用步幅作为参数，语法为list[::z]：

print(numbers[::3])

Output
[0, 3, 6, 9, 12]

通过将列表numbers的步幅设置为3，只打印出每三个项：

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12

使用正索引号和负索引号对列表进行切片，并指定步幅，使我们能够控制列表并获得我们想要的输出。

使用运算符修改列表

运算符可以用于对列表进行修改。我们将回顾使用+和*运算符及其复合形式+=和*=。

+运算符可用于将两个或多个列表连接在一起：

sea_creatures = ['shark', 'octopus', 'blobfish', 'mantis shrimp', 'anemone']
oceans = ['Pacific', 'Atlantic', 'Indian', 'Southern', 'Arctic']

print(sea_creatures + oceans)

Output
['shark', 'octopus', 'blobfish', 'mantis shrimp', 'anemone', 'Pacific', 'Atlantic', 'Indian', 'Southern', 'Arctic']

由于+运算符可以连接，因此可以用于将列表形式的项目（或多个项目）添加到另一个列表的末尾。记得将项目放在方括号中：

sea_creatures = sea_creatures + ['yeti crab']
print (sea_creatures)

Output
['shark', 'octopus', 'blobfish', 'mantis shrimp', 'anemone', 'yeti crab']

*运算符可用于对列表进行乘法运算。也许您需要将目录中的所有文件复制到服务器上，或者与朋友分享播放列表——在这些情况下，您需要复制数据集。

让我们将sea_creatures列表乘以2，将oceans列表乘以3：

print(sea_creatures * 2)
print(oceans * 3)

Output
['shark', 'octopus', 'blobfish', 'mantis shrimp', 'anemone', 'yeti crab', 'shark', 'octopus', 'blobfish', 'mantis shrimp', 'anemone', 'yeti crab']
['Pacific', 'Atlantic', 'Indian', 'Southern', 'Arctic', 'Pacific', 'Atlantic', 'Indian', 'Southern', 'Arctic', 'Pacific', 'Atlantic', 'Indian', 'Southern', 'Arctic']

通过使用*运算符，我们可以按照我们指定的次数复制我们的列表。

我们还可以使用+和*运算符的复合形式与赋值运算符=一起使用。+=和*=复合运算符可用于以快速和自动化的方式填充列表。您可以使用这些运算符填充具有占位符的列表，稍后可以使用用户提供的输入进行修改，例如。

让我们将一个列表形式的项目添加到列表sea_creatures中。这个项目将作为占位符，我们希望多次添加这个占位符项目。为此，我们将使用+=运算符与for循环。

for x in range(1,4):
    sea_creatures += ['fish']
    print(sea_creatures)

Output
['shark', 'octopus', 'blobfish', 'mantis shrimp', 'anemone', 'yeti crab', 'fish']
['shark', 'octopus', 'blobfish', 'mantis shrimp', 'anemone', 'yeti crab', 'fish', 'fish']
['shark', 'octopus', 'blobfish', 'mantis shrimp', 'anemone', 'yeti crab', 'fish', 'fish', 'fish']

对于for循环的每次迭代，都会向原始列表sea_creatures添加一个额外的列表项'fish'。

*=运算符的行为类似：

sharks = ['shark']

for x in range(1,4):
    sharks *= 2
    print(sharks)

Output
['shark', 'shark']
['shark', 'shark', 'shark', 'shark']
['shark', 'shark', 'shark', 'shark', 'shark', 'shark', 'shark', 'shark']

运算符+和*可用于连接列表和复制列表。复合运算符+=和*=可用于连接列表和复制列表，并将新的标识传递给原始列表。

从列表中删除项目

可以使用del语句从列表中删除项目。这将删除列表中指定索引号处的值。

从sea_creatures列表中，让我们删除项目'octopus'。该项目位于索引位置1。要删除该项，我们将使用del语句，然后调用列表变量和该项的索引号：

sea_creatures =['shark', 'octopus', 'blobfish', 'mantis shrimp', 'anemone', 'yeti crab']

del sea_creatures[1]
print(sea_creatures)

Output
['shark', 'blobfish', 'mantis shrimp', 'anemone', 'yeti crab']

现在位于索引位置1的项目，字符串'octopus'，不再存在于我们的列表sea_creatures中。

我们也可以使用del语句指定一个范围。假设我们不仅想要删除项目'octopus'，还要删除'blobfish'和'mantis shrimp'。我们可以使用del语句调用sea_creatures中的一个范围来实现这一点：

sea_creatures =['shark', 'octopus', 'blobfish', 'mantis shrimp', 'anemone', 'yeti crab']

del sea_creatures[1:4]
print(sea_creatures)

Output
['shark', 'anemone', 'yeti crab']

通过使用del语句的范围，我们能够删除索引号为1（包含）和索引号为4（不包含）之间的项目，从而使我们得到一个删除了3个项目后剩余3个项目的列表。

del语句允许我们从列表数据类型中删除特定项目。

使用列表项构建列表

列表可以由包含列表的项目定义，每个括号内的列表都包含在父列表的较大括号内：

sea_names = [['shark', 'octopus', 'squid', 'mantis shrimp'],['Sammy', 'Jesse', 'Drew', 'Jamie']]

这些列表中的嵌套列表称为嵌套列表。

要访问此列表中的项目，我们将不得不使用多个索引：

print(sea_names[1][0])
print(sea_names[0][0])

Output
Sammy
shark

第一个列表，因为它等于一个项目，将具有索引号0，这将是构造中的第一个数字，而第二个列表将具有索引号1。在每个内部嵌套列表中，将有单独的索引号，我们将在第二个索引号中调用：

sea_names[0][0] = 'shark'
sea_names[0][1] = 'octopus'
sea_names[0][2] = 'squid'
sea_names[0][3] = 'mantis shrimp'

sea_names[1][0] = 'Sammy'
sea_names[1][1] = 'Jesse'
sea_names[1][2] = 'Drew'
sea_names[1][3] = 'Jamie'

在处理列表的列表时，重要的是要记住，您需要引用多个索引号才能访问相关嵌套列表中的特定项目。

结论

列表数据类型是一种灵活的数据类型，在程序执行过程中可以进行修改。本教程涵盖了列表的基本特性，包括索引、切片、修改和连接列表。

从这里开始，您可以通过阅读“如何使用列表方法”来了解更多关于在Python中使用列表的内容，并且了解列表推导来根据现有列表创建列表。要了解更多关于数据类型的内容，您可以阅读我们的“理解数据类型”教程。