3.4　列表

列表（list）是Python的一個內置對象（或者對象類型），它具有強大的功能。在開始學習之前，先牢記一句順口溜：列表是個筐，什么都能裝。然后由淺入深、按部就班地研習這個“筐”的作用。

3.4.1　創建列表

Python中的列表可以用［］表示，它不像數字、字符串那樣直接與自然語言中的內容對應，而是完全人為定義的對象類型。

用list表示列表對象，注意在上述操作中，使用的是lst這個變量引用了一個空列表對象，變量名稱沒有使用list，因為list 用來表示了列表對象（或列表對象類型）——變量的名稱要盡可能不與類型名稱重復。

定義空列表的方法還可以是這樣的：

其實，對于數字和字符串而言，也可以有“空”數字、“空”字符串，雖然在自然語言中不需要這樣，但在Python這種人工語言中是符合語法規則的。

列表也是一個容器——“一個筐”，這個容器中可以放的東西稱為列表的元素。列表的元素可以是任何類型的Python對象——“什么都能裝”。

在a_lst這個列表中，其元素包括數字、字符串、空列表和非空列表。其實還可以包括后續要學習的任何Python對象，也包括自定義的對象類型（函數、類等）。隨著學習的深入，讀者會逐漸理解。

有一種“列表套列表”的情況：

類似這樣的列表被稱為“多維列表”（此處是二維），類似數學中的矩陣。當然，可以做更多層的嵌套。

而且，列表中的元素可以重復，列表中的元素也對位置敏感。lst1與lst2相比，元素1和2的排序變化了，它們是兩個不同列表。這與字符串類似，列表和字符串一樣，都是“序列”。通過dir（list）查看列表的屬性和方法，與字符串的屬性和方法對比，會發現它們有相同的方法，如index（），而且作用一樣。也就是說，列表同樣有索引，可以進行切片操作。

【例題3-4-1】　有一種矩陣被稱為單位矩陣，它是個方陣，從左上角到右下角的對角線上的元素均為1，除此以外全都為0。用列表表示一個3×3的單位矩陣。

代碼示例

二維列表可以用來表示矩陣，第一個元素表示矩陣的第一行，以此類推。

3.4.2　索引和切片

列表既然是序列，也就跟字符串一樣，其中的每個元素都有索引，而且索引的建立方式與字符串中所學習過的也一樣。讀者可以在交互環境中調試下面的各項操作，并回憶字符串中索引的特點。

如果從左邊開始對各元素的索引編號，也是從0開始計數；如果從右邊開始編號，也是從-1開始計數。這些都與字符串中的索引方式相同。

對列表進行切片的基本方法與字符串中的方法也是一致的。字符串中表示切片的公式在列表中依然適用，只不過對象換成列表罷了。

請讀者進入到Python交互模式，按照下面的示例，練習列表的切片操作。

經過了這些切片操作后，再查看原來的列表：

原來的列表并沒有因為上述操作而變化，這說明每次切片都是新建了對象，不對原列表進行修改。這種特點與字符串依然相同。

以上演示的是“一維列表”的索引和切片操作，在3.4.1節中定義過一個“二維列表”，那么它里面的元素如何獲取？

就索引和切片的基本方法，列表和字符串沒有區別。但列表也有獨到之處。

①是通過索引修改元素對象，原來lst［0］是字符串（“a”），經過①之后，該位置變成了新的對象。這種操作在字符串中是不能進行的。

這顯示了列表和字符串的最大區別：列表創建后，可以進行修改，而字符串不能修改。或者說，列表和字符串都是序列，它們有相同的地方；但列表和字符串又是兩種類型的對象，它們必然存在不同。

【例題3-4-2】　有列表［"a"，"b"，"c"，"d"，"e"，"f"，"g"，"h"］，將列表翻轉，并把其中的元音字母“e”轉換為100。

代碼示例

3.4.3　列表的基本操作

在3.3.3 節中所述的各項操作是所有序列都具有的，列表也是一種序列，所以同樣可以實施其中的各項操作。

注意，以上操作都是新生成了一個列表，并沒有對原列表進行修改。

基本操作與字符串中的都一樣。兩者不同的地方在于前面提到的，列表是可變的，而字符串是不可變的。這點不同使得列表具有一些不同于字符串的方法。

3.4.4　列表的方法

在3.4.2節中提到過，可以根據索引修改列表的元素。比如：

這種操作可以看作列表可修改的例證。那么，能不能給列表隨時增加新的元素呢？比如對cities這個列表，是否可以用增加索引的方式增加元素？

操作結果說明，這種想法在這里是無法實現的。

對于任何可修改對象，一般都有“增”“刪”“改”的操作，“改”這種操作在前面已經實現了，其他兩項如何實現呢？

查看列表有哪些方法？還是使用前面已經多次提到過的dir函數。

在Python中，命名都是本著“望文生義”的原則。所以，讀者認真看一看列出來的各名稱，也能猜測到其大概功能。

1.增加列表的元素

與增加列表元素有關的方法包括append（）、extend（）、insert（），下面依次演示它們的使用方法。還是先老生常談，讀者一定要使用help函數查看并閱讀各方法的聯機幫助文檔。

這是已知列表cities的內存地址，append（）方法是對列表從尾部（通常以列表的左端為開始，右端為尾部）追加一個元素。

追加元素后，請仔細觀察這時候內存地址的變化——沒變化。當給列表追加了元素后，列表的內存地址沒有改變，也就說明沒有生成新的列表，cities還是原來的列表。操作②還有一個特點也要引起關注，那就是沒有返回值，或者說返回值為None。

一個列表對象，其元素變化了，但列表對象的內存地址沒有改變，也就是沒有生成新的列表，這種現象可以被稱為“原地修改”。如果把列表看作一個容器，可以形象地理解為容器內的東西（object，對象）變化了，但是容器還是原來的容器。

列表的這種特性在其他方法中也有體現。

列表的insert（）方法實現了在列表任何位置插入對象的操作，依然是原地修改。例如：

在cities列表中，最大索引是3，如果進行如下操作：

試圖將"ningbo"插入到索引是4的前面，但是沒有這個索引。換個說法，4前面就是3的后面，最終效果與追加相同。

如果讀者已經查看了append（）和insert（）兩個方法的幫助文檔，會發現它們向列表中增加的都是對象（object）——如果還沒有查看，請馬上動手。

下面要介紹的extend（）方法，其參數要求傳入的對象必須是iterable——可迭代對象。前面章節中已經提到過這類對象了，到目前為止，字符串和列表都是可迭代的。

③的效果是將列表lst中的所有元素加入到cities中，即讓cities擴容。④將參數換成了另一個可迭代對象——字符串"py"。注意查看最終的效果，將字符串的元素（即每個字符）加入到cities列表中。

學程序一定要有好奇心，交互模式就是一個實驗室，可以在這個環境中快速檢驗自己的想法，哪怕是比較愚蠢的想法。

“失敗是成功之母”，每次遇到報錯信息，都要認真閱讀，就能不斷積累經驗。通過閱讀此處的報錯信息，讀者應該更加認識到傳入extend（）方法的對象必須是可迭代的。

那么，如何判斷一個對象是不是可迭代的？下面演示一種方法（事實上還有其他方式）：

這里用內建函數hasattr判斷一個字符串是否是可迭代的，返回了True。用同樣的方式可以判斷：

hasattr函數的判斷本質就是看類型中是否有__iter__（）這個特殊方法。讀者可以用dir函數找一找，在數字、字符串、列表中，誰有__iter__（）。

在③和④的操作中，對extend（）方法提供的對象要求是“可迭代的”。除了這點，操作結果似乎與append（）方法的結果一樣。

看下面的操作，進行深入比較。

認真觀察③和⑤的操作結果，可以理解append（）與extend（）方法的區別。

2.刪除列表的元素

列表提供的刪除元素的方法有兩個：remove（）和pop（）。幫助文檔顯示，兩個方法的調用方式分別是L.remove（x）、L.pop（［index］）。從參數中可以看出，這兩個方法分別提供了依據元素（x）和依據索引（index）進行刪除的方式。

請讀者自行考察，經過上述操作之后，列表cities是否為原地修改。

如果某個元素不存在于列表中，進行此操作是要報錯的。如何避免這個錯誤？最好提前進行判斷：要刪除的元素是否在列表中。

接著看另一個能夠刪除列表元素的方法——L.pop（［index］），以［index］形式表示索引是可選的。

這里沒有提供任何參數，即pop（）方法的參數列表為空，則刪除列表的最后一個元素，并且將刪除的元素作為結果返回。注意，它有返回值。

如果參數不為空，可以刪除指定索引的元素，并將該元素作為返回值。

對這兩個刪除方法簡要總結如下：

?　L.remove（x）中的參數x是列表中的元素，即刪除某個元素，且對列表原地修改，無返回值。

?　L.pop（［index］）中的index是列表中元素的索引值，可選。“為空”則刪除列表最后一個，否則刪除索引為index的元素，并且將刪除元素作為返回值。

除了remove（）和pop（），列表中還有一個方法，名為clear（），它的作用是將列表中元素“清掃干凈”，只剩下一個空列表。

認真觀察上述操作，執行了列表的clear（）方法后，當前列表變成了空列表。但是列表的內存地址沒有改變，“容器”中沒有任何東西，“容器”并沒有因此變化，還是原來的“容器”。

最終結果與前述操作結果看似一樣，都是最終得到了一個空列表。實質上，這里的temp變量先后引用了兩個不同的對象，對此處操作的理解就需要讀者使用3.2.4節中學習過的“變量”與“對象”關系的知識了。

3.列表元素的排序

字符串是序列，但是對組成它的字符進行排序，通常實際意義不是很大；列表則不然，組成它的元素固然有某個順序了，但是在實際應用中常常要將其按照某種順序重新排列。比如，由若干人的姓名組成的列表，通常需要將列表按照人名的某種順序排列（常見的按照字典中的拼音順序排列）。更何況，如果非要對字符串中的字符排序，可以把它轉化為列表。因為列表是可變的，這個特點為實現其排序提供了便利條件。

本著“望文生義”的原則，在列表的方法中可以看到sort（），就是用來對列表進行排序的方法。

sort（）方法的結果是讓列表原地修改，沒有返回值。在默認情況下，如上面的操作，實現的是從小到大的排序。

在sort（）中使用參數reverse=True，就實現了從大到小的排序。

如果讀者查看sort（）方法的文檔，會發現它的完整格式中還有一個參數key。

key是什么意思呢？請看如下操作。

這樣實現了以字符串的長度為關鍵詞進行排序。

對于排序而言，Python中還提供了一個內置函數sorted。下面比較它與列表的方法sort（）。

這里使用內置函數sorted對列表lst中的元素進行排序，因為這個列表中的元素是字符串，所以是按照字典順序排序的。從結果上看，用sorted函數排序后，得到了一個新的列表對象，原列表沒有變化。

如果使用列表的sort（）方法進行排序，雖然結果一樣，但是列表lst被原地修改了。這是兩種排序方法的最大區別。

4.列表元素的反轉

在3.4.2節中已經有方法實現列表元素的反轉了。

除了這種反轉方法，列表還提供了一種反轉方法reverse，其調用方式比較簡單。

注意，依然是原地修改，它沒有返回值。

Python中也為反轉操作提供了內建函數reversed，兩者效果相當，但是也有區別。

使用reversed函數對列表a進行反轉，得到了一個新的對象，這個對象是一個“迭代器”對象，所以不能像列表那樣直觀地看到里面的內容。可以使用list函數將此對象轉換為列表。

其實，內置函數reversed的參數不僅可以是列表，還可以是任何其他序列，包括字符串。

以上介紹了列表中的常用方法，未盡內容，請讀者參考官方文檔。

【例題3-4-3】　將字符串"python"轉化為列表（記為lst），并將“rust”中的每個字符作為一個獨立元素追加到列表lst中，然后將重復的元素全部刪除。

代碼示例