Python 3中的列表理解

介紹

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 [ ].

列表在處理許多相關值時非常方便。它們使您能夠將屬於同一類別的數據放在一起，簡化您的代碼，並一次對多個值執行相同的方法和操作。

當考慮到 Python 列表和其他類型的集合數據結構時，有必要考慮您計算機上擁有的所有不同集合：您的文件組合、歌曲播放列表、瀏覽器書籤、電子郵件、您可以在流媒體服務中訪問的視頻集合等等。

先決條件

您應該已經安裝了 Python 3，並在計算機或服務器上設置了編程環境。如果您尚未設置編程環境，可以參考安裝和設置指南，搭建適合您操作系統（Ubuntu、CentOS、Debian 等）的 本地編程環境 或 您服務器上的編程環境。

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']

当我们打印出列表时，输出与我们创建的列表完全相同：

print(sea_creatures)

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

作为一个有序的元素序列，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，因为可以向其中添加、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，我们将介绍一些在Python中使用列表的方法。

索引列表

列表中的每个项目都对应一个索引号，这是一个从索引号0开始的整数值。

对于列表sea_creatures，索引分解如下：

第一項，字串'shark'從索引0開始，列表以項目'anemone'結束，索引為4。

由於Python列表中的每個項目都有相應的索引號，我們能夠以與其他順序數據類型相同的方式訪問和操作列表。

現在，我們可以通過引用其索引號來調用列表的個別項目：

print(sea_creatures[1])

Output
cuttlefish

此列表的索引號範圍從0到4，如上表所示。因此，要個別調用任何項目，我們將像這樣引用索引號：

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

如果我們使用大於4的索引號調用列表sea_creatures，它將超出範圍，因為它將無效：

print(sea_creatures[18])

Output
IndexError: list index out of range

除了正索引號外，我們還可以使用負索引號從列表中訪問項目，從列表末尾開始倒數計算，從-1開始。如果我們有一個長列表並且想要準確指定列表末尾的項目，這將特別有用。

對於相同的列表sea_creatures，負索引的拆分如下：

因此，如果我們想要使用其負索引號打印出項目'squid'，我們可以這樣做：

print(sea_creatures[-3])

Output
squid

我們可以使用+運算符將列表中的字符串項目與其他字符串串聯：

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

Output
Sammy is a shark

我們能夠將索引號為0的字符串項與字符串'Sammy is a '串聯起來。我們還可以使用+運算符將2個或多個列表串聯在一起。

通過與列表中的項相對應的索引號，我們能夠離散地訪問列表的每個項並處理這些項。

修改列表中的項

我們可以使用索引來更改列表中的項，方法是將索引號設置為不同的值。這使我們能夠更好地控制列表，因為我們能夠修改和更新它們包含的項。

如果我們想要將索引號為1的項的字符串值從'cuttlefish'更改為'octopus'，我們可以這樣做：

sea_creatures[1] = 'octopus'

現在當我們打印sea_creatures時，列表將不同：

print(sea_creatures)

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

我們還可以使用負索引號來更改項的值：

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

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

現在'blobfish'已取代了負索引號為-3的'squid'（對應於正索引號2）。

能夠修改列表中的項使我們能夠以有效的方式更改和更新列表。

切片列表

我們也可以從列表中選擇幾個項目。假設我們只想打印出sea_creatures的中間項目，我們可以通過創建一個切片來實現。使用切片時，我們可以通過創建一個由冒號分隔的索引範圍來調用多個值：[x:y]：

print(sea_creatures[1:4])

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

在創建切片時，就像[1:4]一樣，第一個索引號是切片開始的地方（包含），第二個索引號是切片結束的地方（不包含），這就是為什麼在我們上面的例子中位置為1、2和3的項目被打印出來。

如果我們想要包含列表的任一端，我們可以在list[x:y]的語法中省略一個數字。例如，如果我們想要打印列表sea_creatures的前3個項目 – 也就是'shark'、'octopus'、'blobfish' – 我們可以這樣做：

print(sea_creatures[:3])

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

這打印了列表的開頭，停在索引3之前。

為了包含列表末尾的所有項目，我們將語法反轉：

print(sea_creatures[2:])

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

我們還可以在切片列表時使用負索引號，類似於正索引號：

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

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

我們可以在切片時使用的最後一個參數稱為步長（stride），它指的是在從列表中檢索到第一個項目後，要向前移動多少項目。到目前為止，我們已經省略了步長參數，而Python默認步長為1，因此在兩個索引號之間檢索每個項目。

此構造的語法為list[x:y:z]，其中z表示步長。讓我們創建一個更大的列表，然後對其進行切片，並將步長設置為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]

我們的構造numbers[1:11:2]會打印出在索引號為1（包括）和11（不包括）之間的值，然後步長值2告訴程序僅打印每隔一個項目。

我們可以省略前兩個參數，並僅使用步長作為參數，其語法為list[::z]：

print(numbers[::3])

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

通過將列表numbers的步長設置為3，只打印每隔三個項目：

0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12

使用正索引和負索引數字切片列表並指定步長，讓我們能夠控制列表並獲得我們想要的輸出。

使用運算符修改列表

運算符可用於修改列表。我們將討論使用 + 和 * 運算符及其合成形式 += 和 *=。

+ 運算符可用於將兩個或多個列表連接在一起：

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']

由於 + 運算符可用於串聯，因此可以將項目（或多個項目）以列表形式添加到另一個列表的末尾。請記得將項目放在方括號中：

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

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

* 運算符可用於將列表乘以數字。也許您需要將目錄中的所有文件複製到服務器上，或者與朋友分享播放列表——在這些情況下，您需要將數據集合進行乘法。

讓我們將 sea_creatures 列表乘以 2，將 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']

通過使用 * 運算符，我們可以按照指定的次數複製我們的列表。

我們還可以使用 + 和 * 運算符的合成形式與賦值運算符 =。+= 和 *= 合成運算符可用於快速且自動化地填充列表。例如，您可以使用這些運算符填充列表，其中包含可以稍後使用用戶提供的輸入修改的佔位符。

讓我們將以列表形式添加一個項目到列表 sea_creatures 中。該項目將充當佔位符，我們希望將此佔位符項目添加多次。為此，我們將使用 += 運算符與一個 for 循環。

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']

對於for迴圈的每次迭代，會將額外的'fish'列表項目添加到原始列表sea_creatures中。

*=運算符的行為方式類似：

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']

運算符+和*可用於連接列表和乘以列表。複合運算符+=和*=可以將列表連接和乘以列表，並將新的標識傳遞給原始列表。

從列表中刪除項目

可以使用del語句從列表中刪除項目。這將刪除列表中您指定的索引號的值。

從sea_creatures列表中，讓我們刪除項目'octopus'。該項目位於索引位置1。要刪除該項目，我們將使用del語句，然後調用列表變數和該項目的索引號：

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']

現在，索引位置1處的項目，字符串'octopus'，不再存在於我們的列表sea_creatures中。

我們也可以使用del語句指定一個範圍。假設我們不僅想刪除項目'octopus'，還想刪除'blobfish'和'mantis shrimp'。我們可以使用del語句在sea_creatures中調用一個範圍來完成此操作：

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

del sea_creatures[1:4]
print(sea_creatures)

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

通過使用 del 語句的範圍，我們能夠刪除索引號為 1（包括）和索引號為 4（不包括）之間的項目，從而在刪除了 3 個項目後，保留了 3 個項目的列表。

del 語句允許我們從列表數據類型中刪除特定項目。

用列表項目構造列表

列表可以定義為由列表組成的項目，每個括號列表都被包含在父列表的較大括號內：

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

這些列表內部的列表被稱為嵌套列表。

要訪問此列表中的項目，我們將需要使用多個索引：

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

Output
Sammy
shark

第一個列表，因為它等於一個項目，將具有索引號 0，這將是構造中的第一個數字，而第二個列表將具有索引號 1。在每個內部嵌套列表中，將有單獨的索引號，我們將在第二個索引號中調用：

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'

在處理列表的列表時，重要的是要記住，您需要參考多個索引號，以便訪問相關嵌套列表中的特定項目。

結論

列表数据类型是一种灵活的数据类型，可以在程序执行过程中进行修改。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”了解更多关于在Python中使用列表的信息，以及关于列表推导来基于现有列表创建列表的内容。要了解更多关于数据类型的一般信息，您可以阅读我们的“理解数据类型”教程。