第2章 列表和元组

第2章 列表和元组

在Python中，最基本的数据结构为序列（sequence）。序列中的每个元素都有编号，即其位置或索引，其中第一个元素的索引为0，第二个元素的索引为1，依此类推。同时可回绕到序列末尾，用负索引表示序列末尾元素的位置。本章介绍一些通用的操作。

2.1 序列概述

列表和元组的主要不同在于，列表是可以修改的，而元组不可以。

列表中，所有元素都放在方括号内，并用逗号隔开。类似于其他语言的数组了。序列中还可以包含其他序列。

2.2 通用的序列操作

2.2.1 索引

序列中的所有元素都有编号——从0开始递增。

>>> greeting = 'Hello' 
>>> greeting[0]
H

字符串就是由字符组成的序列。不同于其他一些语言，Python没有专门用于表示字符的类型，因此一个字符就是只包含一个元素的字符串。

当使用负数索引时，Python将从右往左数，-1是最后一个元素的位置。

对于字符串字面量（以及其他的序列字面量） ，可直接对其执行索引操作，无需先将其赋给变量。这与先赋给变量再对变量执行索引操作的效果是一样的。

>>>'Hello'[1]
'e'

2.2.2 切片

切片可以访问特定范围内的元素。切片使用两个索引，并用冒号分隔。区间是左闭右开。

如果第一个索引指定的元素位于第二个索引指定的元素后面，结果就为空序列。即使index越界也不报错，只返回空序列。

一种简写：如果切片结束于序列末尾，可省略第二个索引；如果切片始于序列开头，可省略第一个索引。要复制整个序列，可将两个索引都省略。

>>> numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
>>> numbers[-3:] 
[8, 9, 10]
>>> numbers[:3] 
[1, 2, 3]
>>> numbers[:] 
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

切片操作中有另一个参数，即步长。普通切片中步长为1，如果指定步长大于1，可以跳过一些元素。步长不能为0，但可以为负数，即从右向左提取元素。步长为负数时，第一个索引必须比第二个索引大。

2.2.3 序列相加

可使用加法运算符来拼接序列。一般而言，不能拼接不同类型的序列。

>>> [1, 2, 3] + [4, 5, 6] 
[1, 2, 3, 4, 5, 6] 
>>> 'Hello,' + 'world!' 
'Hello, world!' 
# >>> [1, 2, 3] + 'world!' 不能拼接
>>> [1,'hello']+['world']
[1, 'hello', 'world']

2.2.4 乘法

将序列与数x相乘时，将重复这个序列x次来创建一个新序列。

空列表是使用不包含任何内容的两个方括号[]表示的。None表示什么都没有（None必须是大写）。
要将列表的长度初始化为10，可像下面这样做：

>>> sequence = [None] * 10 
>>> sequence 
[None, None, None, None, None, None, None, None, None, None]

2.2.5 成员资格

要检查特定的值是否包含在序列中，可使用运算符in。返回值为布尔值。
字符串的检查也可以用in，且单独字符和子串都可以用于判断。

内置函数len、min和max很有用，其中函数len返回序列包含的元素个数，而min和max分别返回序列中最小和最大的元素。

2.3 列表：Python 的主力

2.3.1 函数 list

为此，可使用函数list创建字符串的列表。

>>> list('Hello') 
['H', 'e', 'l', 'l', 'o']

2.3.2 基本的列表操作

1.修改列表：给元素赋值

修改列表可以用普通赋值语句直接给指定索引位置元素赋值。

2.删除元素

使用del语句

>>> names = ['Alice', 'Beth', 'Cecil', 'Dee-Dee', 'Earl'] 
>>> del names[2] 
>>> names 
['Alice', 'Beth', 'Dee-Dee', 'Earl']

3.给切片赋值

通过切片可以同时给多个元素赋值，并且可以将切片帖换位为长度与其不同的序列

>>> name = list('Perl')
>>> name ['P', 'e', 'r', 'l']
>>> name[2:] = list('ar')
>>> name
['P', 'e', 'a', 'r']
>>> name[1:] = list('ython')
>>> name
['P', 'y', 't', 'h', 'o', 'n']

使用切片赋值还可在不替换原有元素的情况下插入新元素。也可以反过来删除切片。

>>> numbers = [1, 5]
>>> numbers[1:1] = [2, 3, 4]
>>> numbers
[1, 2, 3, 4, 5]
>>> numbers[1:4] = [] 
>>> numbers 
[1, 5]

2.3.3 列表方法

1.append

方法append用于将一个对象附加到列表末尾

>>> lst = [1, 2, 3] 
>>> lst.append(4) 
>>> lst 
[1, 2, 3, 4]

append直接修改原有列表，不会返回创建新列表。

2.clear

方法clear就地清空列表的内容。这类似于切片赋值语句lst[:] = []。

3.copy

方法copy复制列表。常规复制只是将另一个名称关联到列表。copy类似于使用a[:]或list(a)，它们也都复制。

>>> a = [1, 2, 3]
>>> b = a
>>> b[1] = 4
>>> a
[1, 4, 3]
>>> b = a.copy()
>>> b[1] = 2
>>> a
[1, 4, 3]
>>> b
[1, 2, 3]
>>> c = b[:]
>>> c[1] = 4
>>> c
[1, 4, 3]
>>> b
[1, 2, 3]

4.count

方法count计算指定的元素在列表中出现了多少次。

>>> x = [[1, 2], 1, 1, [2, 1, [1, 2]]] 
>>> x.count(1) 
2 
>>> x.count([1, 2]) 
1

5.extend

方法extend让你能够同时将多个值附加到列表末尾。类似于列表拼接，但是常规拼接是返回一个新的序列。

常规拼接必须使用a和b的副本创建一个新列表，因此如果你要获得类似于下面的效果，拼接的效率将比extend低。

>>> a = a + b

以下方法虽然可行，但是可读性不高。

>>> a = [1, 2, 3] 
>>> b = [4, 5, 6] 
>>> a[len(a):] = b 
>>> a 
[1, 2, 3, 4, 5, 6]

6.index

方法index在列表中查找指定值第一次出现的索引。

>>> knights = ['We', 'are', 'the', 'knights', 'who', 'say', 'ni'] 
>>> knights.index('who') 
4

7.insert

方法insert用于将一个对象插入列表。

>>> numbers = [1, 2, 3, 5, 6, 7] 
>>> numbers.insert(3, 'four') 
>>> numbers 
[1, 2, 3, 'four', 5, 6, 7]

8.pop

方法pop从列表中删除一个元素（末尾为最后一个元素），并返回这一元素。
pop是唯一既修改列表又返回一个非None值的列表方法。

>>> x = [1, 2, 3] 
>>> x.pop() 
3 
>>> x [1, 2] 
>>> x.pop(0) 
1 
>>> x 
[2]

append和pop可以实现栈

insert(0,...)替代append可以实现队列
append和pop(0)也可以。更好的解决方案是使用collections中的deque。

9.remove

方法remove用于删除第一个为指定值的元素。

>>> x = ['to', 'be', 'or', 'not', 'to', 'be'] 
>>> x.remove('be') 
>>> x 
['to', 'or', 'not', 'to', 'be']

10.reverse

方法reverse按相反的顺序排列列表中的元素。reverse修改列表，但不返回任何值（与remove和sort等方法一样）。

11.sort

方法sort用于对列表就地排序。

函数sorted返回值是一个列表。

12.高级排序

方法sort接受两个可选参数：key和reverse。

>>> x = ['aardvark', 'abalone', 'acme', 'add', 'aerate'] 
>>> x.sort(key=len) 
>>> x 
['add', 'acme', 'aerate', 'abalone', 'aardvark']

对于另一个关键字参数reverse， 只需将其指定为true，以指出是否要按相反的顺序对列表进行排序。

>>> x = [4, 6, 2, 1, 7, 9] 
>>> x.sort(reverse=True) 
>>> x 
[9, 7, 6, 4, 2, 1]

2.4 元组：不可修改的序列

与列表一样，元组也是序列，唯一的差别在于元组是不能修改的。（字符串也不能修改）

元组语法很简单，只要将一些值用逗号分隔，就能自动创建一个元组。元组还可用圆括号括起（这也是通常采用的做法）。

>>> 1, 2, 3 
(1, 2, 3)
>>> (1, 2, 3) 
(1, 2, 3)

空元组用两个不包含任何内容的圆括号表示。

>>> () 
()

一个值的元组需要在值后加逗号。

>>> 42, 
(42,)

函数tuple的工作原理与list很像：它将一个序列作为参数，并将其转换为元组。如果参数已经是元组，就原封不动地返回它。