5.2　列表

對于歌曲列表（list）大家一定很熟悉，在列表中記錄著要播放歌曲的名稱，如圖5.4所示，即為手機App的歌曲列表頁面。

圖5.4　歌曲列表

Python中的列表和歌曲列表類似，也是由一系列按特定順序排列的元素組成。它是Python中內置的可變序列。在形式上，列表的所有元素都放在一對中括號“[]”中，兩個相鄰元素間使用逗號“,”分隔。在內容上，可以將整數、實數、字符串、列表、元組等任何類型的內容放入列表中，并且同一個列表中，元素的類型可以不同，因為它們之間沒有任何關系。由此可見，Python中的列表是非常靈活的，這一點與其他語言是不同的。

5.2.1　列表的創建和刪除

在Python中提供了多種創建列表的方法，下面分別進行介紹。

1．使用賦值運算符直接創建列表

同其他類型的Python變量一樣，創建列表時，也可以使用賦值運算符“=”直接將一個列表賦值給變量。具體的語法格式如下：

    listname = [element 1,element 2,element 3,...,element n]

其中，listname表示列表的名稱，可以是任何符合Python命名規則的標識符；element 1、element 2、element 3、element n表示列表中的元素，個數沒有限制，并且只要是Python支持的數據類型就可以。

例如，下面定義的都是合法的列表。

01  num = [7,14,21,28,35,42,49,56,63]
02  verse = ["自古逢秋悲寂寥","我言秋日勝春朝","晴空一鶴排云上","便引詩情到碧霄"]
03  untitle = ['Python',28,"人生苦短，我用Python",["爬蟲","自動化運維","云計算","Web開發"]]
04  python = ['優雅',"明確",'''簡單''']

2．創建空列表

在Python中，也可以創建空列表，例如，要創建一個名稱為emptylist的空列表，可以使用下面的代碼：

    emptylist = []

3．創建數值列表

在Python中，數值列表很常用。例如，在考試系統中記錄學生的成績，或者在游戲中記錄每個角色的位置，各個玩家的得分情況等。在Python中，可以使用list()函數直接將range()函數循環出來的結果轉換為列表。

list()函數的基本語法如下：

    list(data)

其中，data表示可以轉換為列表的數據，其類型可以是range對象、字符串、元組或者其他可迭代類型的數據。

例如，創建一個10~20（不包括20）中所有偶數的列表，可以使用下面的代碼。

    list(range(10, 20, 2))

運行上面的代碼后，將得到下面的列表。

□

    [10, 12, 14, 16, 18]

4．刪除列表

對于已經創建的列表，不再使用時，可以使用del語句將其刪除。語法格式如下：

    del listname

其中，listname為要刪除列表的名稱。

例如，定義一個名稱為verse的列表，然后再應用del語句將其刪除，可以使用下面的代碼。

01  verse = ["自古逢秋悲寂寥","我言秋日勝春朝","晴空一鶴排云上","便引詩情到碧霄"]
02  del verse

常見錯誤：在刪除列表前，一定要保證輸入的列表名稱是已經存在的，否則將出現如圖5.5所示的錯誤。

圖5.5　刪除的列表不存在產生的異常信息

5.2.2　訪問列表元素

在Python中，如果想將列表的內容輸出也比較簡單，可以直接使用print()函數。例如，要想打印上面列表中的untitle列表，則可以使用下面的代碼。

    print(untitle)

執行結果如下：

    ['Python', 28, '人生苦短，我用Python', ['爬蟲', '自動化運維', '云計算', 'Web開發', '游戲']]

從上面的執行結果中可以看出，在輸出列表時，是包括左右兩側的中括號的。如果不想輸出全部的元素，也可以通過列表的索引獲取指定的元素。例如，要獲取列表untitle中索引為2的元素，可以使用下面的代碼。

    print(untitle[2])

執行結果如下：

    人生苦短，我用Python

從上面的執行結果中可以看出，在輸出單個列表元素時，不包括中括號，如果是字符串，還不包括左右的引號。

【例5.1】　輸出每日一帖。（實例位置：資源包\TM\sl\05\01）

在IDLE中創建一個名稱為tips.py的文件，然后在該文件中導入日期時間類，然后定義一個列表（保存7條勵志文字作為每日一帖的內容），再獲取當前的星期，最后將當前的星期作為列表的索引，輸出元素內容，代碼如下：

運行結果如圖5.6所示。

圖5.6　根據星期輸出每日一帖

5.2.3　遍歷列表

遍歷列表中的所有元素是常用的一種操作，在遍歷的過程中可以完成查詢、處理等功能。在生活中，如果想要去商場買一件衣服，就需要在商場中逛一遍，看是否有想要的衣服，逛商場的過程就相當于列表的遍歷操作。在Python中，遍歷列表的方法有多種，下面介紹兩種常用的方法。

1．直接使用for循環實現

直接使用for循環遍歷列表，只能輸出元素的值。它的語法格式如下：

    for item in listname:
        # 輸出item

其中，item用于保存獲取到的元素值，要輸出元素內容時，直接輸出該變量即可；listname為列表名稱。

例如，定義一個保存一首古詩的列表，然后通過for循環遍歷該列表，并輸出各個詩句，代碼如下：

執行上面的代碼，將顯示如圖5.7所示的結果。

2．使用for循環和enumerate()函數實現

使用for循環和enumerate()函數可以實現同時輸出索引值和元素內容。它的語法格式如下：

圖5.7　通過for循環遍歷列表

    for index,item in enumerate(listname):
        # 輸出index和item

參數說明如下：

　index：用于保存元素的索引；

　item用于保存獲取到的元素值，要輸出元素內容時，直接輸出該變量即可；

　listname為列表名稱。

例如，定義一個保存一首古詩的列表，然后通過for循環和enumerate()函數遍歷該列表，并輸出索引和詩句，代碼如下：

執行上面的代碼，將顯示下面的結果。

      秋詞
  0 自古逢秋悲寂寥
  1 我言秋日勝春朝
  2 晴空一鶴排云上
  3 便引詩情到碧霄

如果想實現兩句一行輸出各個詩句，請看下面的實例。

【例5.2】　每兩句一行輸出古詩《長歌行》。（實例位置：資源包\TM\sl\05\02）

在IDLE中創建一個名稱為printverse.py的文件，并且在該文件中先輸出古詩標題，然后定義一個列表（保存古詩內容），再應用for循環和enumerate()函數遍歷列表，在循環體中通過if…else語句判斷是否為偶數，如果為偶數則不換行輸出，否則換行輸出。代碼如下：

運行結果如圖5.8所示。

圖5.8　每兩行一句輸出古詩《長歌行》

5.2.4　添加、修改和刪除列表元素

添加、修改和刪除列表元素也稱為更新列表。在實際開發時，經常需要對列表進行更新。下面分別介紹如何實現列表元素的添加、修改和刪除。

1．添加元素

在5.1節序列概述中介紹了可以通過“+”號將兩個序列連接，通過該方法也可以實現為列表添加元素。但是這種方法的執行速度要比直接使用列表對象的append()方法慢，所以建議在實現添加元素時，使用列表對象的append()方法實現。列表對象的append()方法用于在列表的末尾追加元素，它的語法格式如下：

    listname.append(obj)

其中，listname為要添加元素的列表名稱；obj為要添加到列表末尾的對象。

例如，定義一個包括4個元素的列表，然后應用append()方法向該列表的末尾再添加一個元素，可以使用下面的代碼。

上面的代碼在IDEL中的執行過程如圖5.9所示。

圖5.9　向列表中添加元素

下面通過一個具體的實例演示為列表添加元素的應用。

場景模擬：在20世紀50年代早期，Bryan Thwaites（史威茲）擔任教師時，要求學生計算一組數列，其規則為：當某數是偶數時，將其除以2；如果是奇數，則先乘以3再加1。根據當時學生的探討及史威茲本人的研究，這個序列最后必定會是數字1，并且出現1以后，又會按照“4"2"1”進行循環下去。所以將1視為這個序列的終點。本實例將創建一個列表，用于存儲符合這個條件的序列。

【例5.3】　創建符合Bryan Thwaites要求的列表。（實例位置：資源包\TM\sl\05\03）

在IDLE中創建一個名稱為numberlist.py的文件，然后在該文件中定義一個空列表，并定義一個表示初始值的變量a，讓其等于6，然后創建一個無限循環，在該循環中，判斷a是否為偶數，如果為偶數，則讓其除以2，結果再賦值給a，否則讓其乘以3再加1，結果也賦值給a，直到a等于1時，使用break語句跳出循環，另外在每次循環時，還需要把a的值添加到列表中，最后輸出列表，代碼如下：

運行結果如圖5.10所示。

圖5.10　創建符合Bryan Thwaites要求的列表

上面介紹的是向列表中添加一個元素，如果想要將一個列表中的全部元素添加到另一個列表中，可以使用列表對象的extend()方法實現。extend()方法的具體語法如下：

    listname.extend(seq)

其中，listname為原列表；seq為要添加的列表。語句執行后，seq2的內容將追加到listname的后面。

例如，創建兩個列表，然后應用extend()方法將第一個列表添加到第二個列表中，具體代碼如下：

01  verse1 = ["常記溪亭日暮","沉醉不知歸路","興盡晚回舟","誤入藕花深處","爭渡","爭渡","驚起一灘鷗鷺"]
02  verse2 = ["李清照","如夢令"]
03  verse2.extend(verse1)
04  print(verse2)

上面的代碼運行后，將顯示下面的內容。

□

    ['李清照', '如夢令', '常記溪亭日暮', '沉醉不知歸路', '興盡晚回舟', '誤入藕花深處', '爭渡', '爭渡', '驚起一灘鷗鷺']

2．修改元素

修改列表中的元素只需要通過索引獲取該元素，然后再為其重新賦值即可。例如，定義一個保存3個元素的列表，然后修改索引值為2的元素，代碼如下：

01  verse = ["長亭外","古道邊","芳草碧連天"]
02  print(verse)
03  verse[2] = "一行白鷺上青天"    # 修改列表的第3個元素
04  print(verse)

上面的代碼在IDEL中的執行過程如圖5.11所示。

圖5.11　修改列表的指定元素

3．刪除元素

刪除元素主要有兩種情況，一種是根據索引刪除，另一種是根據元素值進行刪除。下面分別進行介紹。

（1）根據索引刪除

刪除列表中的指定元素和刪除列表類似，也可以使用del語句實現。所不同的就是在指定列表名稱時，換為列表元素。例如，定義一個保存3個元素的列表，刪除最后一個元素，可以使用下面的代碼。

01  verse = ["長亭外","古道邊","芳草碧連天"]
02  del verse[-1]
03  print(verse)

上面的代碼在IDLE中的執行過程如圖5.12所示。

圖5.12　刪除列表的指定元素

（2）根據元素值刪除

如果想要刪除一個不確定其位置的元素（即根據元素值刪除），可以使用列表對象的remove()方法實現。例如，要刪除列表中內容為“古道邊”的元素，可以使用下面的代碼。

01  verse = ["長亭外","古道邊","芳草碧連天"]
02  verse.remove("古道邊")

使用列表對象的remove()方法刪除元素時，如果指定的元素不存在，將出現如圖5.13所示的異常信息。

圖5.13　刪除不存的元素時出現的異常信息

所以在使用remove()方法刪除元素前，最好先判斷該元素是否存在，改進后的代碼如下：

執行上面的代碼后，將顯示下面的列表原有內容：

□

    ['常記溪亭日暮', '沉醉不知歸路', '興盡晚回舟', '誤入藕花深處', '爭渡', '爭渡', '驚起一灘鷗鷺']

5.2.5　對列表進行統計計算

Python的列表提供了內置的一些函數來實現統計計算方面的功能。下面介紹常用的功能。

1．獲取指定元素出現的次數

使用列表對象的count()方法可以獲取指定元素在列表中的出現次數。基本語法格式如下：

    listname.count(obj)

其中，listname表示列表的名稱；obj表示要判斷是否存在的對象，這里只能進行精確匹配，即不能是元素值的一部分。

例如，創建一個列表，內容為李清照的《如夢令》中的詩句，然后應用列表對象的count()方法判斷元素“爭渡”出現的次數，代碼如下：

01  verse = ["常記溪亭日暮","沉醉不知歸路","興盡晚回舟","誤入藕花深處","爭渡","爭渡","驚起一灘鷗鷺"]
02  num = verse.count("爭渡")
03  print(num)

上面的代碼運行后，將顯示2，表示在列表verse中“爭渡”出現了兩次。

2．獲取指定元素首次出現的下標

使用列表對象的index()方法可以獲取指定元素在列表中首次出現的位置（即索引）。基本語法格式如下：

    listname.index(obj)

參數說明如下：

　listname：表示列表的名稱；

　obj：表示要查找的對象，這里只能進行精確匹配。如果指定的對象不存在，則拋出如圖5.14所示的異常；

　返回值：首次出現的索引值。

圖5.14　查找對象不存在時拋出的異常

例如，創建一個列表，內容為李清照的《如夢令》中的詩句，然后應用列表對象的index()方法判斷元素“爭渡”首次出現的位置，代碼如下：

01  verse = ["常記溪亭日暮","沉醉不知歸路","興盡晚回舟","誤入藕花深處","爭渡","爭渡","驚起一灘鷗鷺"]
02  position = verse.index("爭渡")
03  print(position)

上面的代碼運行后，將顯示4，表示“爭渡”在列表verse中首次出現的索引位置是4。

3．統計數值列表的元素和

在Python中，提供了sum()函數用于統計數值列表中各元素的和。語法格式如下：

    sum(iterable[,start])

參數說明如下：

　iterable：表示要統計的列表；

　start：表示統計結果是從哪個數開始（即將統計結果加上start所指定的數），是可選參數，如果沒有指定，默認值為0。

例如，定義一個保存10名學生語文成績的列表，然后應用sum()函數統計列表中元素的和，即統計總成績，然后輸出，代碼如下：

上面的代碼執行后，將顯示“語文總成績為：968”。

5.2.6　對列表進行排序

在實際開發時，經常需要對列表進行排序。Python中提供了兩種常用的對列表進行排序的方法。下面分別進行介紹。

1．使用列表對象的sort()方法實現

列表對象提供了sort()方法用于對原列表中的元素進行排序。排序后原列表中的元素順序將發生改變。列表對象的sort()方法的語法格式如下：

    listname.sort(key=None, reverse=False)

參數說明如下：

　listname：表示要進行排序的列表；

　key：表示指定一個從每個列表元素中提取一個比較鍵（例如，設置“key=str.lower”表示在排序時不區分字母大小寫）；

　reverse：可選參數，如果將其值指定為True，則表示降序排列，如果為False，則表示升序排列。默認為升序排列。

例如，定義一個保存10名學生語文成績的列表，然后應用sort()方法對其進行排序，代碼如下：

執行上面的代碼，將顯示以下內容。

    原列表：[98, 99, 97, 100, 100, 96, 94, 89, 95, 100]
    升  序：[89, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 100, 100]
    降  序：[100, 100, 100, 99, 98, 97, 96, 95, 94, 89]

使用sort()方法進行數值列表的排序比較簡單，但是使用sort()方法對字符串列表進行排序時，采用的規則是先對大寫字母進行排序，然后再對小寫字母進行排序。如果想要對字符串列表進行排序（不區分大小寫時），需要指定其key參數。例如，定義一個保存英文字符串的列表，然后應用sort()方法對其進行升序排列，可以使用下面的代碼。

運行上面的代碼，將顯示以下內容。

    區分字母大小寫： ['Angela', 'Tom', 'cat', 'pet']
    不區分字母大小寫： ['Angela', 'cat', 'pet', 'Tom']

2．使用內置的sorted()函數實現

在Python中，提供了一個內置的sorted()函數，用于對列表進行排序。使用該函數進行排序后，原列表的元素順序不變。sorted()函數的語法格式如下：

    sorted(iterable, key=None, reverse=False)

參數說明如下：

　iterable：表示要進行排序的列表名稱；

　key：表示指定從每個元素中提取一個用于比較的鍵（例如，設置“key=str.lower”表示在排序時不區分字母大小寫）；

　reverse：可選參數，如果將其值指定為True，則表示降序排列，如果為False，則表示升序排列。默認為升序排列。

例如，定義一個保存10名學生語文成績的列表，然后應用sorted()函數對其進行排序，代碼如下：

執行上面的代碼，將顯示以下內容。

    升序：[89, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 100, 100]
    降序：[100, 100, 100, 99, 98, 97, 96, 95, 94, 89]
    原序列：[98, 99, 97, 100, 100, 96, 94, 89, 95, 100]

5.2.7　列表推導式

使用列表推導式可以快速生成一個列表，或者根據某個列表生成滿足指定需求的列表。列表推導式通常有以下幾種常用的語法格式。

（1）生成指定范圍的數值列表，語法格式如下：

    list = [Expression for var in range]

參數說明如下：

　list：表示生成的列表名稱；

　Expression：表達式，用于計算新列表的元素；

　var：循環變量；

　range：采用range()函數生成的range對象。

例如，要生成一個包括10個隨機數的列表，要求數的范圍在10~100（包括100），具體代碼如下：

執行結果如下：

    生成的隨機數為：[38, 12, 28, 26, 58, 67, 100, 41, 97, 15]

（2）根據列表生成指定需求的列表，語法格式如下：

    newlist = [Expression for var in list]

參數說明如下：

　newlist：表示新生成的列表名稱；

　Expression：表達式，用于計算新列表的元素；

　var：變量，值為后面列表的每個元素值；

　list：用于生成新列表的原列表。

例如，定義一個記錄商品價格的列表，然后應用列表推導式生成一個將全部商品價格打五折的列表，具體代碼如下：

01  price = [1200,5330,2988,6200,1998,8888]
02  sale = [int(x*0.5) for x in price]
03  print("原價格：",price)
04  print("打五折的價格：",sale)

執行結果如下：

    原價格： [1200, 5330, 2988, 6200, 1998, 8888]
    打五折的價格： [600, 2665, 1494, 3100, 999, 4444]

（3）從列表中選擇符合條件的元素組成新的列表，語法格式如下：

    newlist = [Expression for var in list if condition]

參數說明如下：

　newlist：表示新生成的列表名稱；

　Expression：表達式，用于計算新列表的元素；

　var：變量，值為后面列表的每個元素值；

　list：用于生成新列表的原列表；

　condition：條件表達式，用于指定篩選條件。

例如，定義一個記錄商品價格的列表，然后應用列表推導式生成一個商品價格高于5000的列表，具體代碼如下：

01  price = [1200,5330,2988,6200,1998,8888]
02  sale = [x for x in price if x>5000]
03  print("原列表：",price)
04  print("價格高于5000的：",sale)

執行結果如下：

    原列表： [1200, 5330, 2988, 6200, 1998, 8888]
    價格高于5000的： [5330, 6200, 8888]

5.2.8　二維列表

在Python中，由于列表元素可以是列表，所以它也支持二維列表的概念。那么什么是二維列表呢？前文提到酒店有很多房間，這些房間都可以構成一個列表，如果這個酒店有500個房間，那么拿到499號房鑰匙的旅客可能就不高興了，從1號房走到499號房要花好長時間，因此酒店設置了很多樓層，每個樓層都會有很多房間，形成一個立體的結構，把大量的房間均攤到每個樓層，這種結構就是二維列表結構。使用二維列表結構表示酒店每個樓層的房間號的效果如圖5.15所示。

二維列表中的信息以行和列的形式表示，第一個下標代表元素所在的行，第二個下標代表元素所在的列。

圖5.15　二維列表結構的樓層房間號

在Python中，創建二維列表有以下3種常用的方法。

1．直接定義二維列表

在Python中，二維列表就是包含列表的列表。即一個列表的每個元素又都是一個列表。例如，下面的列表就是二維列表。

    [['移', '舟', '泊', '煙', '渚'],
    ['日', '暮', '客', '愁', '新'],
    ['野', '曠', '天', '低', '樹'],
    ['江', '清', '月', '近', '人']]

所以在創建二維列表時，可以直接使用下面的語法格式進行定義。

    listname = [[元素11, 元素12, 元素13, ..., 元素1n],
     [元素21, 元素22, 元素23, ..., 元素2n],
     ...,
     [元素n1, 元素n2, 元素n3, ..., 元素nn]]

參數說明如下：

　listname：表示生成的列表名稱；

　[元素11，元素12，元素13，...，元素1n]：表示二維列表的第一行，也是一個列表。其中元素11、元素12……代表第一行中的列；

　[元素21，元素22，元素23，...，元素2n]：表示二維列表的第二行；

　[元素n1，元素n2，元素n3，...，元素nn]：表示二維列表的第n行。

例如，定義一個包含4行5列的二維列表，可以使用下面的代碼。

01  verse = [['移', '舟', '泊', '煙', '渚'], ['日', '暮', '客', '愁', '新'],
02  ['野', '曠', '天', '低', '樹'], ['江', '清', '月', '近', '人']]

上面的代碼，將創建以下二維列表。

    [['移', '舟', '泊', '煙', '渚'], ['日', '暮', '客', '愁', '新'], ['野', '曠', '天', '低', '樹'], ['江', '清', '月', '近', '人']]

2．使用嵌套的for循環創建

創建二維列表，可以使用嵌套的for循環實現。例如，創建一個包含4行5列的二維列表，可以使用下面的代碼。

上面代碼在執行后，將創建以下二維列表。

    [[0, 1, 2, 3, 4], [0, 1, 2, 3, 4], [0, 1, 2, 3, 4], [0, 1, 2, 3, 4]]

3．使用列表推導式創建

使用列表推導式也可以創建二維列表，而且這種方法也是推薦的方法，因為它比較簡潔。例如，使用列表推導式創建一個包含4行5列的二維列表可以使用下面的代碼。

    arr = [[j for j in range(5)] for i in range(4)]

上面代碼在執行后，將創建以下二維列表。

    [[0, 1, 2, 3, 4], [0, 1, 2, 3, 4], [0, 1, 2, 3, 4], [0, 1, 2, 3, 4]]

創建二維數組后，可以通過以下語法格式訪問列表中的元素。

    listname[下標1][下標2]

參數說明如下：

　listname：表示列表名稱；

　下標1：表示列表中第幾行，下標值從0開始，即第一行的下標為0；

　下標2：表示列表中第幾列，下標值從0開始，即第一列的下標為0。

例如，要訪問二維列表中的第2行、第4列，可以使用下面的代碼。

    verse[1][3]

下面通過一個具體的實例演示二維列表的應用。

【例5.4】　使用二維列表輸出不同版式的古詩《宿建德江》。（實例位置：資源包\TM\sl\05\04）

在IDLE中創建一個名稱為printverse.py的文件，然后在該文件中首先定義4個字符串，內容為古詩《宿建德江》的詩句，并定義一個二維列表，然后應用嵌套的for循環將古詩以橫版方式輸出，再將二維列表進行逆序排列，最后應用嵌套的for循環將古詩以豎版方式輸出，代碼如下：

運行結果如圖5.16所示。

圖5.16　使用二維列表輸出古詩《宿建德江》