python基础篇(三)——Python数据类型之列表(上)

前言

  我们上篇文章给大家介绍了Python的变量以及简单数据类型。主要包括一个Python文件在Python解析器的运行过程，以及Python常用的数据类型；例如字符串、整型、浮点数以及注释。本文给大家介绍Python中独有的数据类型——列表，首先给大家介绍列表的概念。

一、列表的概念

  列表由一系列按特定顺序排列的元素组成。你可以创建包含字母表中所有字母、数字0~9或所有家庭成员姓名的列表；也可以将任何东西加入列表中，其中的元素之间可以没有任何关系。鉴于列表通常包含多个元素，给列表指定一个表示复数的名称是一个不错的主意。
  在Python中，用方括号([])来表示列表，并用逗号来分割其中的元素。具体我们以下面的案例为主：

bicyles = ['trek','cannondle','redline','specialized']
print(bicyles)

  具体执行的效果如下：
  从上图我们可以看出，Python解析器把[]都打印出来了，这不是我们想要的，接下来，给大家介绍访问列表的元素。

1、访问列表元素

  列表是有序集合，因此要访问列表的任何位置，只需将该元素的位置或索引告诉Python即可。要访问列表元素，可以指出列表的名称，在指出元素的索引，并将其放在方括号内，具体遍历如下：

bicyles = ['trek','cannondle','redline','specialized']
print(bicyles)
print(bicyles[0])

  具体执行的效果如下：

  我们从上图可以得知：当我们在请求获取列表元素的时候，Python只返回该元素，而不包括方括号和引号；这种输出才是我们想要看到的结果——干净、整洁的输出。当然我们也可以通过上篇文章中介绍的title()让结果格式更加的简洁，具体实现如下：

bicyles = ['trek','cannondle','redline','specialized']
print(bicyles)
print(bicyles[0])
print(bicyles[0].title())

  具体执行的效果如下：

2、索引从0而不是1开始

  在Python中，第一个列表元素的索引为0，而不是1。在大多数编程语言中都是如此，这与列表操作的底层实现相关。如果结果出乎意料，请读者检查是否犯了简单的差一错误。
  第二个列表元素的索引为1。根据这种简单的计数方式，要访问列表的任何元素，都可将其位置减1，并将结果作为索引。例如，要访问第四个列表元素，可使用索引3。具体实现如下：

bicyles = ['trek','cannondle','redline','specialized']
print(bicyles)
print(bicyles[1])
print(bicyles[3])

  具体执行的效果如下：

  从上图可知：我们返回的是第二个元素和第四个元素。Python为访问最后一个列表元素提供了一种特殊语法。通过将索引指定为-1，可让Python返回最后一个列表元素。

bicyles = ['trek','cannondle','redline','specialized']
print(bicyles[-1])
print(bicyles[1])
print(bicyles[3])

  具体执行的效果如下：

  这些代码返回specialized。这种语法很有用，因为我们经常需要在不确定列表长度的情况下访问最后的元素。这种约定也适用于其他负数索引，例如：索引-2返回倒数第二个列表元素，索引-3返回倒数第三个列表元素，以此类推。

3、使用列表中的各个值

  可像使用其他变量一样使用列表中的各个值。例如，我们可以使用拼接根据列表中的值来创建消息。具体实现如下：

bicyles = ['trek','cannondle','redline','specialized']
message = "My first bicyle was a " + bicyles[0].title() + "."
print(message)

  具体执行的效果如下：

  从上面的运行结果可以看出：我们利用bicycles[0]的值生成了一个句子，并且存储在变量message中，输出的是一个句子，这其中包含列表中的第一款自行车。

二、修改、添加和删除元素

  当我们在创建的大多数列表都将是动态的，这意味着列表创建后，将随着程序的运行增删元素。例如：当我们创建一个游戏，要求玩家射杀从天而降的外星人；为此，可在开始的时候将一些外星人存储在列表中，然后每当有外星人射杀时，都将其从列表中删除，而每次有新的外星人出现在屏幕上时，都将其添加到列表中。在整个游戏运行期间，外星人列表的长度都不断变化。

1、修改列表元素

  修改列表元素的语法与访问元素语法类似。要修改列表元素，可指定列表名和要修改的元素的索引，再指定该元素的新值。例如，假设有以下的一个列表，其中的一个元素为honda，如何修改它的值呢？

motorcycles = ['honda','yamaha','suzuki']
print(motorcycles)
motorcycles[0] = 'ducati'
print(motorcycles)

  具体执行的效果如下：

  在上述代码中首先定义了一个摩托的列表，其中的第一个元素为honda，接下来，我们将第一个元素的值改为ducati。输出表明，第一个元素的值确实变了，但其他列表元素的值没变。

2、在列表中添加元素

  我们在日常写代码中，很多情况下在列表中添加新的元素，例如，我们可能希望在游戏中出现新的外星人、添加可视化数据或给网站添加新注册的用户。Python提供了多种在既有列表中添加新数据的方式。

• 1、在列表末尾添加元素
    在列表中添加新元素时，最简单的方式是将元素附加到列表末尾，给列表附加元素时，它将添加到列表末尾。继续使用前一个示例中的列表，在其末尾添加新元素ducati:

motorcycles = ['honda','yamaha','suzuki']
print(motorcycles)
motorcycles.append('ducati')
print(motorcycles)

  具体执行的效果如下：

  通过运行上述的代码结果表示：我们通过方法append()将元素ducati添加到了列表末尾，而不影响列表中的其他所有元素。
  方法append()让动态地创建列表易如反掌，例如，我们先可以创建一个空列表，在使用一系列的append语句添加元素。下面来创建一个空列表，再在其中添加元素honda、yamaha和suzuki；具体实现如下：

motorcycles = []
motorcycles.append('honda')
motorcycles.append('yamaha')
motorcycles.append('suzuki')
print(motorcycles)

  具体执行的效果如下：

  其实这种创建列表的方式极其常见，因为经常要等程序运行后，我们才明白用户要在程序中存储哪些数据。为控制用户，可以首先创建一个空列表，用于存储用户将要输入的值，然后将用户提供的每个新值附加到列表中。

• 2、在列表中插入元素
    使用方法insert()可在列表的任何位置添加新元素。为此，你需要指定新元素的索引和值。

motorcycles = ['honda','yamaha','suzuki']
motorcycles.insert(0,'ducati')
print(motorcycles)

  具体执行的效果如下：

  在这个示例中，值ducati被值插入到了列表的开头；方法 insert()在索引0处添加空间，并将值ducati存储到这个地方。这种操作将列表中既有的每个元素都右移一个位置。

3、从列表中删除元素

  我们经常需要从列表中删除一个或多个元素。例如：玩家将空中的一个外星人射杀后，我们很可能要将其从存活的外星人列表中删除；当用户在我们创建的web应用中注销其账户时，我们需要将该用户从活跃用户列表中删除。我们可以根据位置或值来删除列表中的元素。

• 1、使用del语句删除元素
    如果我们知道删除的元素在列表中的位置，可以使用del语句进行删除：

motorcycles = ['honda','yamaha','suzuki']
print(motorcycles)
del motorcycles[0]
print(motorcycles)

  具体执行的效果如下：

  我们通过del删除了列表motorcycles中的第一个元素——‘honda’。我们可以使用del删除任何位置处的列表元素，条件是知道其索引，具体演示如下：

motorcycles = ['honda','yamaha','suzuki']
print(motorcycles)
del motorcycles[1]
print(motorcycles)

  具体执行的效果如下：

  从上图中我们可以得知，已经第二款摩托车从列表中删除了。但是，需要注意的是：使用语句del将值从列表中删除后，你就无法访问了该元素了。

• 2、使用方法pop()删除元素
    有时候，我们要将元素从列表删除，并接着使用它的值。例如：我们可能需要获取刚刚被射杀的外星人的x和y坐标，以便在相应的位置显示爆炸效果；在Web应用程序中，你可能要将用户从活跃成员列表中删除，并将其加入到非活跃成员列表中。
    方法pop()可以删除列表末尾的元素，并让你能够接着使用它。列表就像一个栈，而删除列表末尾的元素相当于弹出栈顶元素。我们还是以上面的例子进行演示：

motorcycles = ['honda','yamaha','suzuki']
print(motorcycles)
popped_motorcycle = motorcycles.pop()
print(motorcycles)
print(popped_motorcycle)

  具体执行的效果如下：

  我们首先定义并打印了列表motorcycles，接下来，我们从这个列表中弹出一个值，并将其存储到变量popped_motorcycle。然后我们打印这个列表，以核实从其中删除了一个值。最后，我们打印弹出的值，以证明我们依然能够访问被删除的值。从上图中的运行结果可知：列表末尾的值suzuki确实已被删除，它现在存储在变量popped_motorcycle中。那么方法pop()是怎么起作用的呢？假设列表中的摩托车是按购买时间存储的，就可以使用方法pop()打印一条信息，指出的是最后购买的是哪款摩托车：

motorcycles = ['honda','yamaha','suzuki']
print(motorcycles)
last_owned = motorcycles.pop()
print("The last motrocycle I owned was a " + last_owned.title() + ".")

  具体执行的效果如下：

• 3、弹出列表中任何位置处元素
    实际上，你可以使用pop()来删除列表中任何位置的元素，只需要括号中指定要删除的元素的索引即可。

motorcycles = ['honda','yamaha','suzuki']
print(motorcycles)
first_owned = motorcycles.pop(0)
print("The first motrocycle I owned was a " + first_owned.title() + ".")

  具体执行的效果如下：

  首先我们弹出了列中的第一款摩托车，然后打印了一条有关这辆摩托车的消息。输出是一个简单的句子，描述了我购买的第一俩摩托车。不过我们需要注意的是：每当我们使用pop()的时候，被弹出的元素就不再在列表中了。如果你不能确定该使用del语句还是pop()方法，下面是一个简单的判断标准：

  如果你要从列表中删除一个元素，且不再以任何方式使用它，就使用del语句；如果你要在删除元素后还能继续使用它，就使用方法pop()。

• 4、根据值删除元素
    有时候，我们并不确定要从列表中删除的值所处的位置。如果我们只知道要删除的元素值，可使用方法remove()。假如我们要从列表motorcycles中删除值suzuki，具体实现如下：

motorcycles = ['honda','yamaha','suzuki']
print(motorcycles)
motorcycles.remove('suzuki')
print(motorcycles)

  具体执行的效果如下：

  我们从上面运行的结果可知顺利的将该元素删除。使用remove()函数从列表中删除元素时，也可以直接使用它的值。下面删除值Suzuki，并打印出了条信息，指出要将其从某列删除的原因：

motorcycles = ['honda','yamaha','suzuki']
print(motorcycles)
too_expensive = 'suzuki'
motorcycles.remove(too_expensive)
print(motorcycles)
print("\nA " + too_expensive.title() + " is too expensive for me.")

  具体执行的效果如下：

  我们在列表中将删除的’suzuki’存储在变量too_expensive中。接下来，我们使用这个变量来告诉Python将哪个值从列表中删除，最后值’suzuki’已经从列表中删除，但它还存储在变量too_expensive中，让我们能够打印一条信息，指出将Suzuki从列表motorcycles中删除的原因。这里需要注意的是：方法remove()只删除第一个指定的值。如果要删除的值可能在列表中出现多次，就需要使用循环来判断是否删除了所有这样的值。

三、列表排序

  当我们在创建列表中，元素的排列顺序常常无法预测的，因为我们并非总能控制用户提供数据的顺序。这虽然在大多数的情况下都是不可避免的，但我们经常会需要以特定的顺序呈现信息。有时候，我们也希望列表元素最初的排列顺序，而有时候又需要调整排列顺序。Python提供了很多组织列表的方式，可根据具体情况选用。

1、sort()永久排序

  Python方法中的sort()让你能够较为轻松地对列表进行排序。假设我们有一个汽车列表，并要让其中的汽车按字母进行排序。为简化这项任务，我们假设该列表中的所有值都是小写的。

cars = ['bmw','audi','toyota','subaru']
cars.sort()
print(cars)

  具体执行的效果如下：

  方法sort()永久性地修改了列表元素的排序顺序。现在，汽车是按字母顺序排列的；当然，我还可以按与字母顺序相反的顺序排列列表元素，为此，只需向sort()方法传递参数reverse='TRUE'，具体实现如下：

cars = ['bmw','audi','toyota','subaru']
cars.sort(reverse=True)
print(cars)

  具体执行的效果如下：

  这也是对列表中的元素排列顺序的修改是永久性的。

2、sorted()临时排序

  要保留列表元素原来的排列顺序，同时以特定的顺序呈现它们，可使用函数 sorted()。函数sorted()让你能够按特定顺序显示列表元素，同时不影响它们在列表中的原始排列顺序。具体如下：

cars = ['bmw','audi','toyota','subaru']
print("Here is the original list:")
print(cars)
print("\nHere is the sorted list:")
print(sorted(cars))
print("Here is the original list again:")
print(cars)

  具体执行的效果如下：

  我们首先按原始顺序打印列表，再按字母顺序显示该列表，以特定的顺序显示列表后，我们进行核实，确认列表元素的排列顺序以前相同。这里需要注意的是：调用函数sorted()后，列表元素的排列顺序并没有变。如果我们要与字母顺序相反的顺序显示列表，也可以向函数sorted()传递参数reverse = True。另外，在并非所有的值都是小写时，按字母顺序排列列表要复杂些。决定排列顺序时，有多种解读大写字母的方式，要制定准确的排列顺序，可能比我们这里所做的要复杂。大多数都是来自于本文。

3、倒着打印列表

  要反转列表元素的排列顺序，可使用方法reverse()。假设汽车列表是按购买时间排列的，可轻松地按相反的顺序排列其中的汽车：

cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
print(cars)
cars.reverse()
print(cars)

  具体执行的效果如下：

  这里需要注意的是reverse()不是指按与字母顺序相反的顺序排列列表元素，而只是反转列表元素的排列顺序。但是，方法reverse()永久性地修改列表元素的排列顺序，但可随时恢复到原来的排列顺序，为此只需对列表再次调用reverse()即可。

4、确定列表的长度

  使用函数len()可快速获悉列表的长度。在上面的示例中，列表包含了4个元素，因此其长度为4：

cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
print(len(cars))

  具体执行的效果如下：

  当我们遇到如下的场景的时候len()很有用：

• 1、确定有多少个外星人未被射杀
• 2、需要管理多少项可视化数据
• 3、网站有多少注册用户
    这里需要注意的是：Python计算列表元素数时从1开始，因此，确定列表长度时，你应该不会遇到差一错误。

四、列表注意事项

  我们在刚开始使用列表时，经常会遇到一种错误。假设我们有一个包含三个元素的列表，却要求获取第四个元素时，就会报错，具体如下：

motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
print(motorcycles[3])

  具体执行的效果如下：

  这种错误在今后业火经常遇到，是一种很常见的错误。Python试图向你提供位于索引3处的元素，但它搜索列表motorcycles时，却发现索引3处没有元素。鉴于列表索引差一的特征，这种错误很常见。有些人从1开始数，因此以为第三个元素的索引为3；但在Python中，第三个元素的索引为2，因为索引是从0开始。
  索引错误意味着Python无法理解你指定的索引。程序发生索引错误时，请尝试将你指定的索引减1，然后再次运行程序，看看结果是否正确。
  别忘了，每次需要访问最后一个列表元素时，都可以使用索引-1.这在任何情况下都行之有效，即便你最后一次访问列表后，其长度发生了变化：

motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
print(motorcycles[-1])

  具体执行的效果如下：

  索引为-1总是返回最后一个列表元素，这里为值suzuki;仅当列表为空时，这种访问最后一个元素的方式才会导致错误，具体实现如下：

motorcycles = []
print(motorcycles[-1])

  具体执行的效果如下：

  列表motorcycles不包含任何元素，因此，Python返回一条索引错误的消息。因此，当我们发生索引错误却找不到解决办法的时候，请尝试将列表或其长度打印出来。列表可能与我们以为的截然不同，在程序对其进行了动态处理时尤其重要。通过查看列表或其包含的元素数，可帮助我们找出这种逻辑错误。

总结

  上篇文章给介绍了Python的变量以及简单数据类型。主要包括一个Python文件在Python解析器的运行过程，以及Python常用的数据类型；例如字符串、整型、浮点数以及注释。本文给大家介绍了列表的相关知识。包括列表的概念以及列表的增删改查，最后还介绍了列表的排序和应用列表应该注意事项。Python是一门注重实际操作的语言，它是众多编程语言中最简单，也是最好入门的。当你把这门语言学会了，再去学习java、go以及C语言就比较简单了。当然，Python也是一门热门语言，对于人工智能的实现有着很大的帮助，因此，值得大家花时间去学习。生命不息，奋斗不止，我们每天努力，好好学习，不断提高自己的能力，相信自己一定会学有所获。加油！！！