第5章　列表、元組和字符串

5.1　列表：一個“打了激素”的數組

視頻講解

有時候可能需要將一些相互之間有關聯的數據保存到一起，很多接觸過編程的讀者腦海里浮現出來的第一個概念應該就是數組。數組允許把一些相同類型的數據挨個兒擺在一起，然后通過下標進行索引。

Python也有類似數組的東西，不過更為強大。由于Python的變量沒有數據類型，所以Python的“數組”可以同時存放不同類型的變量。這么厲害的東西，Python將其稱為列表，姑且可以認為列表就是一個“打了激素”的數組。

5.1.1　創建列表

創建一個列表非常簡單，只需要使用中括號將數據包裹起來（數據之間用逗號分隔）就可以了。

     >>> [1, 2, 3, 4, 5]
     [1, 2, 3, 4, 5]

上面創建了一個匿名的列表，因為沒有名字，所以創建完也沒辦法再次使用它。為了可以隨時對它進行引用和修改，可以給它貼上一個變量名：

注意：

type()函數用于返回指定參數的類型，list即列表的意思。

沒有哪一項規定要求Python的列表保存同一類型的數據，因此，它支持將各種不同的數據存放到一起：

     >>> mix = [520, "小甲魚", 3.14, [1, 2, 3]]

可以看到這個列表里有整型、字符串、浮點型數據，甚至還可以包含另一個列表。

當實在想不到要往列表里面塞什么數據的時候，可以先創建一個空列表：

     >>> empty = []

5.1.2　向列表添加元素

列表并不是一成不變的，可以隨意地往里面添加新的元素。添加元素到列表中，可以使用append()方法：

     >>> number = [1, 2, 3, 4, 5]
     >>> number.append(6)
     >>> number
     [1, 2, 3, 4, 5, 6]

可以看到，數字6已經被添加到列表number的末尾了。有讀者可能會問，這個append()的調用怎么跟平時的BIF內置函數調用不一樣呢？

因為append()并不是一個BIF，它是屬于列表對象的一個方法。中間這個“.”，暫時可以理解為范圍的意思：append()這個方法是屬于一個叫number的列表對象的。關于對象的知識，暫時只需要理解這么多，后面小甲魚會再詳細地來介紹對象。

下面代碼試圖將數字8和9同時添加進number列表中：

出錯了，這是因為append()方法只支持一個參數。

如果希望同時添加多個數據，可以使用extend()方法向列表末尾添加多個元素：

     >>> number.extend([8, 9])
     >>> number
     [1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9]

注意：

extend()事實上是使用一個列表來擴充另一個列表，所以它的參數是另一個列表。

無論是append()還是extend()方法，都是往列表的末尾添加數據，那么是否可以將數據插入到指定的位置呢？

當然沒問題，想要往列表的任意位置插入元素，可以使用到insert()方法。

insert()方法有兩個參數：第一個參數指定待插入的位置（索引值），第二個參數是待插入的元素值。

下面代碼將數字0插入到number列表的最前面：

     >>> number.insert(0, 0)
     >>> number
     [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9]

在計算機編程中常常會出現一些“反常識”的知識點，如在Python列表中，第一個位置的索引值是0，第二個是1，第三個是2，以此類推……

下面代碼將數字7插入到6和8之間：

     >>> number.insert(7, 7)
     >>> number
     [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

insert()方法中代表位置的第一個參數還支持負數，表示與列表末尾的相對距離：

     >>> number.insert(-1, 8.5)
     >>> number
     [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 8.5, 9]

5.1.3　從列表中獲取元素

視頻講解

通過索引值可以直接獲取列表中的某個元素：

     >>> eggs = ["雞蛋", "鴨蛋", "鵝蛋", "鐵蛋"]
     >>> eggs[0]
     '雞蛋'
     >>> eggs[3]
     '鐵蛋'

如果想要訪問列表中最后一個元素，怎么辦？可以使用len()函數獲取該列表的長度（元素個數），再減1就是這個列表最后一個元素的索引值：

     >>> eggs = ["雞蛋", "鴨蛋", "鵝蛋", "鐵蛋"]
     >>> eggs[len(eggs)-1]
     '鐵蛋'
     >>> eggs[len(eggs)-2]
     '鵝蛋'

len()函數的調用直接省去也可以實現同樣的效果，即當索引值為負數時，表示從列表的末尾反向索引：

如果要將“鴨蛋”和“鐵蛋”的位置進行調換，通常可以這么寫：

這里的temp是一個臨時變量，避免相互覆蓋。不過Python允許適當地“偷懶”，下面代碼可以實現相同的功能：

有時候可能需要開發一個具有“抽獎”功能的程序，只需要先將“獎項／參與者”放到列表里面，然后配合random模塊即可實現：

random的choice()方法可以從一個非空的序列（如列表）中隨機獲取一個元素。

列表中還可以包含另一個列表，如果要獲取內部子列表的某個元素，應該使用兩次索引：

5.1.4　從列表刪除元素

從列表中刪除元素，可以有三種方法實現：remove()、pop()和del。

remove()方法需要指定一個待刪除的元素：

使用remove()刪除元素，并不需要知道這個元素在列表中的具體位置。但是如果指定的元素不存在于列表中，程序就會報錯：

pop()方法是將列表中的指定元素“彈”出來，也就是取出并刪除該元素的意思，它的參數是一個索引值：

如果不帶參數，pop()方法默認是彈出列表中的最后一個元素：

最后一個是del語句，注意，它是一個Python語句，而不是del列表的方法，或者BIF：

del語句在Python中的用法非常豐富，不僅可以用來刪除列表中的某個（些）元素，還可以直接刪除整個變量：

分析：上面代碼由于eggs整個變量被del語句刪除了，所以再次引用時，Python由于找不到該變量，便會報錯。

5.1.5　列表切片

切片（slice）語法的引入，使得Python的列表真正地走向了高端。這個連Python之父都愛不釋手的語法真有那么神奇嗎？不妨來試一試。

現在要求將列表list1中的三個元素取出來，放到列表list2里面。學了前面的知識，可以使用“笨”方法來實現：

像這樣，從一個列表中取出部分元素是非常常見的操作，但這里是取出三個元素，如果要求取出列表中最后200個元素，那不是很心酸？

其實動動腦筋還是可以實現的：

雖然可以實現，但是每次都要套個循環跑一圈，未免也太煩瑣了！切片的引入，大大地簡化了這種操作：

很簡單對吧？只不過是用一個冒號隔開兩個索引值，左邊是開始位置，右邊是結束位置。這里要注意的一點是：結束位置上的元素是不包含的（如上面例子中，“神奇女俠”的索引值是4，如果寫成list1[2:4]，便不能將其包含進來）。

使用列表切片也可以“偷懶”，之前提到過Python是以簡潔而聞名于世，所以你能想到的“便捷方案”，Python的作者以及Python社區的小伙伴們都已經想到了，并付諸實踐，你要做的就是驗證一下是否可行：

如果省略了開始位置，Python會從0這個位置開始。同樣道理，如果要得到從指定索引值到列表末尾的所有元素，把結束位置也省去即可。如果啥都沒有，只有一個冒號，Python將返回整個列表的拷貝。

這種方法有時候非常方便，如想獲取列表最后的幾個元素，可以這么寫：

注意：

列表切片并不會修改列表自身的組成結構和數據，它其實是為列表創建一個新的拷貝（副本）并返回。

5.1.6　進階玩法

列表切片操作實際上還可以接受第三個參數，其代表的是步長，默認值為1。下面將步長修改為2，看看有什么神奇的效果？

其實該代碼還可以直接寫成list1[::2]，實現效果是一樣的。

如果將步長設置為負數，如-1，結果會是怎樣呢？

     >>> list1[::-1]
     [9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1]

這就很有意思了，將步長設置為-1，相當于將整個列表翻轉過來。

上面這些列表切片操作都是獲取列表加工后（切片）的拷貝，并不會影響到原有列表的結構：

但如果將del語句作用于列表切片，其結果又讓人大跌眼鏡：

     >>> del list1[::2]
     >>> list1
     [2, 4, 6, 8]

是的，del直接作用于原始列表了，因為不這樣做的話，代碼就失去意義了，不是嗎？同樣會作用于原始列表的操作還有為切片后的列表賦值：

     >>> list1 = ["鋼鐵俠", "蜘蛛俠", "蝙蝠俠", "綠燈俠", "神奇女俠"]
     >>> list1[0:2] = ["超人", "閃電俠"]

     >>> list1
     ['超人', '閃電俠', '蝙蝠俠', '綠燈俠', '神奇女俠']

5.1.7　一些常用操作符

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此前學過的大多數操作符都可以運用到列表上：

     >>> list1 = [123]
     >>> list2 = [234]
     >>> list1 > list2
     False
     >>> list1 <= list2
     True
     >>> list3 = ['apple']
     >>> list4 = ['pineapple']
     >>> list3 < list4
     True

列表好像挺聰明的，不僅懂得比大小，還知道菠蘿（pineapple）比蘋果（apple）大？那如果列表中不止一個元素呢？結果又會如何？

     >>> list1 = [123, 456]
     >>> list2 = [234, 123]
     >>> list1 > list2
     False

怎么會這樣？Python做出這樣的判斷是基于什么根據呢？總不會是隨機瞎猜的吧？

list1列表兩個元素的和是579，按理應該比list2列表的和357要大，那為什么list1>list2還會返回False呢？

其實，Python的列表原來并沒有我們想象中那么“智能”，當列表包含多個元素的時候，默認是從第一個元素開始比較，只要有一個PK贏了，就算整個列表贏了。字符串比較也是同樣的道理（字符串比較的是每一個字符對應的ASCII碼值的大小）。

前面演示過字符串可以使用加號（+）進行拼接，使用乘號（*）來實現自我復制。這兩個操作符也可以作用于列表：

     >>> list1 = [123, 456]
     >>> list2 = [234, 123]
     >>> list3 = list1 + list2
     >>> list3
     [123, 456, 234, 123]

加號（+）也叫連接操作符，它允許把多個列表對象合并在一起，其實就相當于extend()方法實現的效果。一般情況下建議使用extend()方法來擴展列表，因為這樣顯得更為規范和專業。另外，連接操作符并不能實現列表添加新元素的操作：

乘號（*）也叫重復操作符，重復操作符同樣可以用于列表中：

     >>> list1 = ["FishC"]
     >>> list1 * 3
     ['FishC', 'FishC', 'FishC']

另外有個成員關系操作符大家也不陌生了，我們是在談for循環的時候認識它的，成員關系操作符就是in和not in：

     >>> list1 = ["小豬", "小貓", "小狗", "小甲魚"]
     >>> "小甲魚" in list1
     True
     >>> "小烏龜" not in list1
     True

之前說過列表里邊可以包含另一個列表，那么對于列表中的列表的元素，能不能使用in和not in測試呢？試試便知：

     >>> list1 = ["小豬", "小貓", ["小甲魚", "小烏龜"], "小狗"]
     >>> "小甲魚" in list1
     False
     >>> "小烏龜" not in list1
     True

可見in和not in只能判斷一個層次的成員關系，這跟break和continue語句只能跳出一個層次的循環是一個道理。

在開發中，有時候需要去除列表中重復的數據，只要利用好in和not in，就可以巧妙地實現：

分析：代碼先迭代遍歷old_list的每一個元素，如果該元素不存在于new_list中，便調用列表的append()方法添加進去。

5.1.8　列表的小伙伴們

接下來認識一下列表的小伙伴們，列表有多少小伙伴呢？不妨讓Python自己告訴我們：

產生了一個熟悉又陌生的列表，很多熟悉的方法似曾相識，如append()、extend()、insert()、pop()、remove()都是學過的。下面再給大家介紹幾個常用的方法。

count()方法的作用是統計某個元素在列表中出現的次數：

     >>> list1 = [1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21]
     >>> list1.count(1)
     2

index()方法的作用是返回某個元素在列表中第一次出現的索引值：

     >>> list1.index(1)
     0

index()方法可以限定查找的范圍：

     >>> start = list1.index(1) + 1
     >>> stop = len(list1)
     >>> list1.index(1, start, stop)
     1

reverse()方法的作用是將整個列表原地翻轉：

     >>> list1 = [1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21]
     >>> list1.reverse()
     >>> list1
     [21, 13, 8, 5, 3, 2, 1, 1]

sort()方法的作用是對列表元素進行排序：

     >>> list1 = [8, 9, 3, 5, 2, 6, 10, 1, 0]
     >>> list1.sort()
     >>> list1
     [0, 1, 2, 3, 5, 6, 8, 9, 10]

那如果需要從大到小排隊呢？很簡單，先調用sort()方法，列表會先從小到大排好隊，然后調用reverse()方法原地翻轉就可以啦。

什么？太麻煩？好吧，大家真是越來越懶了……很好，“懶”有時候確實是發明創新的原動力。其實，sort()這個方法有三個參數，語法形式為：

     sort(func, key, reverse)

func和key參數用于設置排序的算法和關鍵字，默認是使用歸并排序，算法問題不在這里討論，感興趣的朋友可以參考小甲魚的另一部視頻教程——《數據結構和算法》。這里討論sort()方法的第三個參數：reverse，沒錯，就是剛剛學的那個reverse()方法的reverse。不過這里作為sort()的一個默認參數，它的默認值是sort(reverse=False)，表示不顛倒順序。因此，只需要把False改為True，列表就相當于從大到小排序：

     >>> list1 = [8, 9, 3, 5, 2, 6, 10, 1, 0]
     >>> list1.sort(reverse=True)
     >>> list1
     [10, 9, 8, 6, 5, 3, 2, 1, 0]