编程入门08：Python列表类型

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现在让我们以“列表”（list）为例来了解一下Python的复合数据类型，复合数据是其他数据类型的容器。如果你把逗号分隔的多个值用方括号括起来，就定义了一个列表，组成列表的单个数据项称为“元素”，同一个列表中的元素类型可以各不相同，列表也可以作为另一个列表中的元素：

In [1]: x = [1, 2, 3, "abc"]

In [2]: x
Out[2]: [1, 2, 3, 'abc']

In [3]: type(x)
Out[3]: list

In [4]: y = []  # 定义一个空列表

In [5]: type(y)
Out[5]: list

列表类型是一种“序列”（Sequence），即其中的元素有先后顺序——序列是程序语言中的一个抽象概念，实际上字符串也属于序列，只不过字符串中的元素只能是单个字符。任何序列都有“长度”即所包含元素的个数，序列中的每个元素都有“索引号”或叫“序号”——第一个元素序号为0，第二个为1；或者也可以倒着数——倒数第一个元素序号为-1，倒数第二个为-2，依次类推。在序列之后再加上方括号括起来的数字序号，可以做返回一个或多个元素的选取操作：

In [6]: len(x)  # len函数返回序列的长度
Out[6]: 4

In [7]: x[1]  # 返回1号元素
Out[7]: 2

In [8]: x[-1]  # 返回-1号元素
Out[8]: 'abc'

In [9]: x[0:2]  # 返回包含0号至2号元素的新列表，注意选取区间左开右闭
Out[9]: [1, 2]

In [10]: x[:2]  # 从头开始选取则序号可以省略
Out[10]: [1, 2]

In [11]: "python"[-3:-1]  # 倒数选取区间仍是左开右闭
Out[11]: 'ho'

In [12]: "python"[1:-1]  # 正数倒数可以混用
Out[12]: 'ytho'

In [13]: "python"[::2]  # 第三个数字指定“步长”间隔选取
Out[13]: 'pto'

In [14]: "python"[::-1]  # 步长为负值表示反序选取
Out[14]: 'nohtyp'

序列还有一些共同的“方法”（Method）——所谓方法其实就是函数，但与直接定义在模块之下的普通函数不同，方法定义在类型中，是类型的“成员函数”。任何序列对象都可以引用index方法返回某个元素首次出现的序号，引用count方法返回某个元素的出现次数；具体的数据类型还有各自专属的方法，例如字符串的upper/lower方法可以转换大小写，split方法可以拆分单词；列表可以用append方法添加新元素，remove方法移除一个元素等等：

In [15]: y="Life is short, you need Python."

In [16]: y.index("n")
Out[16]: 19

In [17]: y.count("n")
Out[17]: 2

In [18]: y.upper()
Out[18]: 'LIFE IS SHORT, YOU NEED PYTHON.'

In [19]: y.split()  # 以空格拆分原字符串为一个列表
Out[19]: ['Life', 'is', 'short,', 'you', 'need', 'Python.']

In [20]: x.append("python")  # 列表添加一个新元素

In [21]: x
Out[21]: [1, 2, 3, 'abc', 'python']

In [22]: x.remove("abc")  # 列表移除指定元素（如有重复只移除第一个）

In [23]: x
Out[23]: [1, 2, 3, 'python']

In [24]: x[2] = True

In [25]: x
Out[25]: [1, 2, True, 'python']

上面的练习体现了列表的一个重要性质：列表对象“可变”（Mutable），而我们之前接触过的数据类型都“不可变”（Immutable），例如字符串转换大小写实际上是返回了一个新字符串对象；而列表则可以做“原地修改”——添加、删除或更新其中的元素，列表本身还是同一个对象，你可以用id函数来验证这一点。Python中还有一种“元组”（Tuple）类型——元组的元素是用圆括号括起来的，与列表的区别就在于它是不可变对象。

序列都支持进行“迭代”（Iterate）——就是“轮番”处理元素，每次都用下一个元素“替代”上一个元素，也可以说是一种特别循环，Python提供“for...in...”语句来进行迭代循环——“对于”某个对象“之内”的每个元素执行一次特定操作。Python还提供一个能生成整数序列的range函数用作“迭代器”，配合for语句执行指定次数的循环（用while语句实现则需要定义一个变量作为“计数器”）：

In [26]: for i in x:
    ...:     print(i)
    ...:     
1
2
True
python

In [27]: for i in "abc":
    ...:     print(i)
    ...:     
a
b
c

In [28]: for i in range(5):
    ...:     print(i)
    ...:     
0
1
2
3
4

In [29]: list(range(5))  # list函数可以将迭代器转换为列表
Out[29]: [0, 1, 2, 3, 4]

接下来是一个综合性的练习——你已经知道在turtle绘图时可以使用颜色名，这些名称定义在一个rgb.txt文件里，让我们从该文件中获取所有颜色名并添加到一个列表中：

rgb_path = r"C:\Program Files\Python36\Tools\pynche\X\rgb.txt"  # 文件路径
colors = []
with open(rgb_path) as file:  # 打开文件
    for line in file:  # 每次读取一行
        if not (line.isspace() or line.startswith("!")):  # 空行或!打头的行则不必处理
            # 最后一个制表符之后的字符串 split("\t")[-1]
            # 再去掉末尾的换行符 [:-1] 就是颜色名
            # 把颜色名添加进列表即可
            colors.append(line.split("\t")[-1][:-1])

你可以注意到用Python操作文件非常简单，而且文件也属于可迭代的对象——执行以上程序就能得到颜色名列表colors，不过其中多单词的颜色名都有两种写法，一百多种灰色还都有英美两种拼法，让我们用remove方法去掉这些重复项：

for i in colors[:]:  # 推荐这样返回一个新列表作为迭代器，否则原列表改变会影响循环次数
    if " " in i or "grey" in i.lower():
        colors.remove(i)

然后就可以把列表写进另一个文件：

file=open("colorslist.py", "w")  # 以写入模式打开文件
file.write(str(colors))  # 列表转为字符串并写入文件
file.close()  # 如果打开文件未用with语句，则要记得关闭文件

打开colorlist.py文件就能看到保存的列表，在列表前面加上“COLORS=”就可以作为模块成员引入了（大写表示定义的是“常量”）——以下程序用turtle绘图显示出所有的颜色：

import turtle as tt


def showcolor(x, y, color="black"):
    """显示颜色块和颜色名
    """
    t = tt.Turtle()
    t.hideturtle()
    t.speed(0)
    t.color(color)
    t.penup()
    t.setpos(x, y)
    t.begin_fill()
    for _ in range(4):
        t.forward(16)
        t.left(90)
    t.forward(18)
    t.end_fill()
    t.color("black")
    t.write(color)


def showcolors():
    """显示所有颜色
    """
    from colorslist import COLORS
    tt.TurtleScreen._RUNNING = True
    tt.setup(1200, 820)
    tt.setworldcoordinates(0, -810, 1200, 10)
    tt.hideturtle()
    tt.speed(0)
    tt.tracer(0)  # 关闭动效以减少耗时
    tt.penup()
    row = 0
    col = 0
    for color in COLORS:
        showcolor(col * 100, row * -18, color)
        row += 1
        if row > 45:
            row = 0
            col += 1
    tt.done()


if __name__ == "__main__":
    showcolors()

——编程原来是这样……

编程小提示：autopep8

如果你想将一个程序文件快速修改为规范格式，可以安装autopep8这个第三方包 https://pypi.python.org/pypi/autopep8

例如要规范colorslist.py文件的格式，就输入以下系统命令：

autopep8 --in-place --aggressive colorslist.py

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