Python笔记：列表（上）

Python列表常用方法

（1）append()、insert()、extend()
append()用于向列表尾部追加一个元素，insert()用于向列表任意指定位置插入一个元素，extend()用于将另一个列表中的所有元素追加至当前列表的尾部。

>>> x = [1, 2, 3]
>>> x.append(4)                     #在尾部追加元素
>>> x.insert(0, 0)                  #在指定位置插入元素
>>> x.extend([5, 6, 7])             #在尾部追加多个元素
>>> x
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]

（2）pop()、remove()
pop()用于删除并返回指定位置（默认是最后一个）上的元素；remove()用于删除列表中第一个值与指定值相等的元素。
另外，还可以使用del命令删除列表中指定位置的元素。

>>> x = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
>>> x.pop()                        #弹出并返回尾部元素
7
>>> x.pop(0)                       #弹出并返回指定位置的元素
1
>>> x = [1, 2, 1, 1, 2]
>>> x.remove(2)                    #删除首个值为2的元素
>>> del x[3]                       #删除指定位置上的元素
>>> x
[1, 1, 1]

（3）count()、index()
列表方法count()用于返回列表中指定元素出现的次数；index()用于返回指定元素在列表中首次出现的位置，如果该元素不在列表中则抛出异常。

>>> x = [1, 2, 2, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4]
>>> x.count(3)                     #元素3在列表x中的出现次数
3
>>> x.count(5)                     #不存在，返回0
0
>>> x.index(2)                     #元素2在列表x中首次出现的索引
1
>>> x.index(5)                     #列表x中没有5，抛出异常
ValueError: 5 is not in list

（4）sort()、reverse()
列表对象的sort()方法用于按照指定的规则对所有元素进行排序；reverse()方法用于将列表所有元素逆序或翻转。

>>> x = list(range(11))                       #包含11个整数的列表
>>> import random
>>> random.shuffle(x)                         #把列表x中的元素随机乱序
>>> x
[6, 0, 1, 7, 4, 3, 2, 8, 5, 10, 9]
>>> x.sort(key=lambda item:len(str(item)), reverse=True)  #按转换成字符串以后的长度，降序排列
>>> x
[10, 6, 0, 1, 7, 4, 3, 2, 8, 5, 9]
>>> x.sort(key=str)                           #按转换为字符串后的大小，升序排序
>>> x
[0, 1, 10, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> x.sort()                                  #按默认规则排序
>>> x
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
>>> x.reverse()                               #把所有元素翻转或逆序
>>> x
[10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]

Python列表对象支持的运算符

加法运算符 + 也可以实现列表增加元素的目的，但不属于原地操作，而是返回新列表，涉及大量元素的复制，效率非常低。使用复合赋值运算符+=实现列表追加元素时属于原地操作，与append()方法一样高效。

>>> x = [1, 2, 3]
>>> id(x)
53868168
>>> x = x + [4]                        #连接两个列表
>>> x
[1, 2, 3, 4]
>>> id(x)                              #内存地址发生改变
53875720
>>> x += [5]                           #为列表追加元素
>>> x
[1, 2, 3, 4, 5]
>>> id(x)                              #内存地址不变
53875720

成员测试运算符in可用于测试列表中是否包含某个元素，查询时间随着列表长度的增加而线性增加，而同样的操作对于集合而言则是常数级的。

>>> 3 in [1, 2, 3]
True
>>> 3 in [1, 2, '3']
False

关系运算符可以用来比较两个列表的大小。

>>> [1, 2, 4] > [1, 2, 3, 5]    #逐个比较对应位置的元素
                                #直到某个能够比较出大小为止
True
>>> [1, 2, 4] == [1, 2, 3, 5]
False

内置函数对列表的操作

max()、min()函数用于返回列表中所有元素的最大值和最小值，
sum()函数用于返回列表中所有元素之和；
len()函数用于返回列表中元素个数，zip()函数用于将多个列表中元素重新组合为元组并返回包含这些元组的zip对象；
enumerate()函数返回包含若干下标和值的迭代对象；
map()函数把函数映射到列表上的每个元素，filter()函数根据指定函数的返回值对列表元素进行过滤；
all()函数用来测试列表中是否所有元素都等价于True，any()用来测试列表中是否有等价于True的元素。
标准库functools中的reduce()函数以及标准库itertools中的compress()、groupby()、dropwhile()等大量函数也可以对列表进行操作。

>>> x = list(range(11))              #生成列表
>>> import random
>>> random.shuffle(x)                #打乱列表中元素顺序
>>> x
[0, 6, 10, 9, 8, 7, 4, 5, 2, 1, 3]
>>> all(x)                           #测试是否所有元素都等价于True
False
>>> any(x)                           #测试是否存在等价于True的元素
True
>>> max(x)                           #返回最大值
10
>>> max(x, key=str)                  #按指定规则返回最大值
9
>>> min(x)
0

>>> sum(x)                    #所有元素之和
55
>>> len(x)                    #列表元素个数
11
>>> list(zip(x, [1]*11))      #多列表元素重新组合
[(0, 1), (6, 1), (10, 1), (9, 1), (8, 1), (7, 1), (4, 1), (5, 1), (2, 1), (1, 1), (3, 1)]
>>> list(zip(range(1,4)))     #zip()函数也可以用于一个序列或迭代对象
[(1,), (2,), (3,)]
>>> list(zip(['a', 'b', 'c'], [1, 2]))    #如果两个列表不等长，以短的为准
[('a', 1), ('b', 2)]
>>> enumerate(x)              #枚举列表元素，返回enumerate对象
<enumerate object at 0x00000000030A9120>
>>> list(enumerate(x))        #enumerate对象可以转换为列表、元组、集合
[(0, 0), (1, 6), (2, 10), (3, 9), (4, 8), (5, 7), (6, 4), (7, 5), (8, 2), (9, 1), (10, 3)]

列表推导式语法与应用案例

列表推导式使用非常简洁的方式来快速生成满足特定需求的列表，代码具有非常强的可读性。
列表推导式语法形式为：

[expression for expr1 in sequence1 if condition1
            for expr2 in sequence2 if condition2
            for expr3 in sequence3 if condition3
            ...
            for exprN in sequenceN if conditionN]

列表推导式在逻辑上等价于一个循环语句，只是形式上更加简洁。例如：

>>> aList = [x*x for x in range(10)]
相当于
>>> aList = []
>>> for x in range(10):
    aList.append(x*x)

>>> freshfruit = [' banana', ' loganberry ', 'passion fruit ']
>>> aList = [w.strip() for w in freshfruit]

等价于下面的代码

>>> aList = []
>>> for item in freshfruit:
    aList.append(item.strip())

例3-1 使用列表推导式实现嵌套列表的平铺。

>>> vec = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]
>>> [num for elem in vec for num in elem]
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] 

在这个列表推导式中有2个循环，其中第一个循环可以看作是外循环，执行的慢；而第二个循环可以看作是内循环，执行的快。上面代码的执行过程等价于下面的写法：

>>> vec = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]
>>> result = []
>>> for elem in vec:
    for num in elem:
        result.append(num)
>>> result
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

例3-2 在列表推导式中使用if过滤不符合条件的元素。
在列表推导式中可以使用if子句对列表中的元素进行筛选，只在结果列表中保留符合条件的元素。下面的代码可以列出当前文件夹下所有Python源文件：

>>> import os
>>> [filename for filename in os.listdir('.') if filename.endswith(('.py', '.pyw'))]

下面的代码用于从列表中选择符合条件的元素组成新的列表：

>>> aList = [-1, -4, 6, 7.5, -2.3, 9, -11]
>>> [i for i in aList if i>0]                          #所有大于0的数字
[6, 7.5, 9]

下面的代码使用列表推导式查找列表中最大元素的所有位置。

>>> from random import randint
>>> x = [randint(1, 10) for i in range(20)]
                                           #20个介于[1, 10]的整数
>>> x
[10, 2, 3, 4, 5, 10, 10, 9, 2, 4, 10, 8, 2, 2, 9, 7, 6, 2, 5, 6]
>>> m = max(x)
>>> [index for index, value in enumerate(x) if value == m]
                                           #最大整数的所有出现位置
[0, 5, 6, 10]

例3-3 在列表推导式中同时遍历多个列表或可迭代对象。

>>> [(x, y) for x in [1, 2, 3] for y in [3, 1, 4] if x != y]
[(1, 3), (1, 4), (2, 3), (2, 1), (2, 4), (3, 1), (3, 4)]
>>> [(x, y) for x in [1, 2, 3] if x==1 for y in [3, 1, 4] if y!=x]
[(1, 3), (1, 4)]

对于包含多个循环的列表推导式，一定要清楚多个循环的执行顺序或“嵌套关系”。例如，上面第一个列表推导式等价于

>>> result = []
>>> for x in [1, 2, 3]:
    for y in [3, 1, 4]:
        if x != y:
            result.append((x,y))
>>> result
[(1, 3), (1, 4), (2, 3), (2, 1), (2, 4), (3, 1), (3, 4)]