Python列表基本操作及切片

列表：用于存储任意数目、任意类型的数据集合。 列表是内置可变序列，是包含多个元素的有序连续的内存空间。列表定义的标准语法格式： a = [10,20,30,40] 其中，10,20,30,40 这些称为：列表 a 的元素。

列表中的元素可以各不相同，可以是任意类型。比如： a = [10,20,'abc',True]

一、列表的创建

1、基本语法[]创建

>>> a = [10,20,'gaoqi','sxt']
>>> a = [] #创建一个空的列表对象

2、list()创建

使用 list()可以将任何可迭代的数据转化成列表。

>>> a = list() #创建一个空的列表对象
>>> a = list(range(10))
>>> a
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> a = list("gaoqi,sxt")
>>> a
['g', 'a', 'o', 'q', 'i', ',', 's', 'x', 't']

3、range()创建整数列表

range()可以帮助我们非常方便的创建整数列表，这在开发中及其有用。

语法格式为： range([start,] end [,step])

start 参数：可选，表示起始数字。默认是 0

end 参数：必选，表示结尾数字。

step 参数：可选，表示步长，默认为 1

python3 中 range()返回的是一个 range 对象，而不是列表。我们需要通过 list()方法将其 转换成列表对象。

示例：

>>> list(range(3,15,2))
[3, 5, 7, 9, 11, 13]
>>> list(range(15,3,-1))
[15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4]
>>> list(range(3,-10,-1))
[3, 2, 1, 0, -1, -2, -3, -4, -5, -6, -7, -8, -9]

4、推导式生成列表

使用列表推导式可以非常方便的创建列表，在开发中经常使用。主要涉及到 for 循环 和 if 语句。

示例：

>>> a = [x*2 for x in range(5)] #循环创建多个元素
>>> a
[0, 2, 4, 6, 8]
>>> a = [x*2 for x in range(100) if x%9==0] #通过 if 过滤元素
>>> a
[0, 18, 36, 54, 72, 90, 108, 126, 144, 162, 180, 198]

二、列表元素的基本操作

1、列表元素的增加

append()方法：原地修改列表对象，是真正的列表尾部添加新的元素，速度最快，推荐使用。

>>> a = [20,40]
>>> a.append(80)
>>> a
[20, 40, 80]

+运算符操作：并不是真正的尾部添加元素，而是创建新的列表对象；将原列表的元素和新列表的元素依次 复制到新的列表对象中。这样，会涉及大量的复制操作，对于操作大量元素不建议使用。

>>> a=[20,40]
>>> id(a)
55979224
>>> a=a+[50]
>>> a
[20, 40, 50]
>>> id(a)
13977080

extend()方法：将目标列表的所有元素添加到本列表的尾部，属于原地操作，不创建新的列表对象。

>>> a=[20,40]
>>> id(a)
55979224
>>> a.extend([50,60])
>>> a
[20, 40, 50, 60]
>>> id(a)
55979224

insert()插入元素：使用 insert()方法可以将指定的元素插入到列表对象的任意制定位置。这样会让插入位置后 面所有的元素进行移动，会影响处理速度。

>>> a = [10,20,30]
>>> a.insert(2,100)
>>> a
[10, 20, 100, 30]

乘法扩展：使用乘法扩展列表，生成一个新列表，新列表元素时原列表元素的多次重复。

>>> a = ['sxt',100]
>>> b = a*3
>>> a
['sxt', 100]
>>> b
['sxt', 100, 'sxt', 100, 'sxt', 100]

2、列表元素的删除

del删除：删除列表指定位置的元素。

>>> a = [100,200,888,300,400]
>>> del a[2]
>>> a
[100,200,300,400]

内存示意图：

pop()方法：pop()删除并返回指定位置元素，如果未指定位置则默认操作列表最后一个元素。

>>> a = [10,20,30,40,50]
>>> a.pop()
50
>>> a
[10, 20, 30, 40]
>>> a.pop(1)
20
>>> a
[10, 30, 40]

remove()方法：删除首次出现的指定元素，若不存在该元素抛出异常

>>> a = [10,20,30,40,50,20,30,20,30]
>>> a.remove(20)
>>> a
[10, 30, 40, 50, 20, 30, 20, 30]
>>> a.remove(100)
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
    a.remove(100)
ValueError: list.remove(x): x not in list

3、列表元素的访问

通过索引：直接访问元素。索引的区间在[0, 列表长度-1]这个范围。超过这个范围则 会抛出异常。

>>> a = [10,20,30,40,50,20,30,20,30]
>>> a[2]
30
>>> a[10]
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
    a[10]
IndexError: list index out of range

通过index()：index()可以获取指定元素首次出现的索引位置。

语法是：index(value,[start,[end]])。其中， start 和 end 指定了搜索的范围。

>>> a = [10,20,30,40,50,20,30,20,30]
>>> a.index(20)
1
>>> a.index(20,3) #从索引位置 3 开始往后搜索的第一个 20
5
>>> a.index(30,5,7) #从索引位置 5 到 7 这个区间，第一次出现 30 元素的位置
6

count()获得指定元素在列表中出现的次数

>>> a = [10,20,30,40,50,20,30,20,30]
>>> a.count(20)
3

len()返回列表长度，即列表中包含元素的个数

>>> a = [10,20,30]
>>> len(a)
3

成员资格判断：判断列表中是否存在指定的元素，我们可以使用 count()方法，返回 0 则表示不存在，返回 大于 0 则表示存在。但是，一般我们会使用更加简洁的 in 关键字来判断，直接返回 True 或 False。

>>> a = [10,20,30,40,50,20,30,20,30]
>>> 20 in a
True
>>> 100 not in a
True
>>> 30 not in a
False

三、列表切片操作

切片是 Python 序列及其重要的操作，适用于列表、元组、字符串等等。

切片的格式如下： 切片 slice 操作可以让我们快速提取子列表或修改。

标准格式为： [起始偏移量 start:终止偏移量 end[:步长 step]]

注：当步长省略时顺便可以省略第二个冒号

典型操作(三个量为正数的情况)如下：

其他操作（三个量为负数）的情况：

切片操作时，起始偏移量和终止偏移量不在[0,字符串长度-1]这个范围，也不会报错。起始 偏移量小于 0 则会当做 0，终止偏移量大于“长度-1”会被当成”长度-1”。

例如：

>>> [10,20,30,40][1:30] 
[20, 30, 40] 

我们发现正常输出了结果，没有报错。

四、列表的排序

1、修改原列表，不建新列表的排序

>>> a = [20,10,30,40]
>>> id(a)
46017416
>>> a.sort() #默认是升序排列
>>> a
[10, 20, 30, 40]
>>> a = [10,20,30,40]
>>> a.sort(reverse=True) #降序排列
>>> a
[40, 30, 20, 10]
>>> import random
>>> random.shuffle(a) #打乱顺序
>>> a
[20, 40, 30, 10]

2、建新列表排序

通过内置函数 sorted()进行排序，这个方法返回新列表，不对原列表做修改。

>>> a = [20,10,30,40]
>>> id(a)
46016008
>>> a = sorted(a) #默认升序
>>> a
[10, 20, 30, 40]
>>> id(a)
45907848
>>> a = [20,10,30,40]
>>> id(a)
45840584
>>> b = sorted(a)
>>> b
[10, 20, 30, 40]
>>> id(a)
45840584
>>> id(b)
46016072
>>> c = sorted(a,reverse=True) #降序
>>> c
[40, 30, 20, 10]

3、reversed()返回迭代器

内置函数 reversed()也支持进行逆序排列，与列表对象 reverse()方法不同的是，内置函数 reversed()不对原列表做任何修改，只是返回一个逆序排列的迭代器对象。

>>> a = [20,10,30,40]
>>> c = reversed(a)
>>> c

>>> list(c)
[40, 30, 10, 20]
>>> list(c)
[]

我们打印输出 c 发现提示是：list_reverseiterator。也就是一个迭代对象。同时，我们使用 list(c)进行输出，发现只能使用一次。第一次输出了元素，第二次为空。那是因为迭代对象 在第一次时已经遍历结束了，第二次不能再使用。

五、列表其他内置函数汇总

1、max和min：用于返回列表中最大和最小值。

>>> a = [3,10,20,15,9]
>>> max(a)
20
>>> min(a)
3

2、sum：对数值型列表的所有元素进行求和操作，对非数值型列表运算则会报错。

>>> a = [3,10,20,15,9]
>>> sum(a)
57

六、二维列表

一维列表可以帮助我们存储一维、线性的数据。

二维列表可以帮助我们存储二维、表格的数据。例如下表的数据：

代码：

a = [
    ["高小一",18,30000,"北京"], 
    ["高小二",19,20000,"上海"], 
    ["高小一",20,10000,"深圳"],
     ]

内存结构示意图：

>>> print(a[1][0],a[1][1],a[1][2])
高小二 19 20000