python中的列表

在刷算法题时，Python 的列表（list）是非常常用的数据结构。列表的操作灵活且功能丰富，非常适合用来处理数组、队列、堆栈等问题。以下总结了常用的列表语法和在算法题中会用到的场景：

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1. 列表的创建

• 直接创建

  lst = [1, 2, 3, 4]

• 列表推导式

  squares = [x ** 2 for x in range(5)]  # [0, 1, 4, 9, 16]
  even_numbers = [x for x in range(10) if x % 2 == 0]  # [0, 2, 4, 6, 8]

• 初始化固定大小列表

  lst = [0] * 5  # [0, 0, 0, 0, 0]

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2. 列表的基本操作

• 访问元素

  lst = [10, 20, 30]
  first = lst[0]  # 10
  last = lst[-1]  # 30

• 修改元素

  lst[1] = 25  # lst becomes [10, 25, 30]

• 追加元素

  lst.append(40)  # lst becomes [10, 25, 30, 40]

• 插入元素

  lst.insert(1, 15)  # lst becomes [10, 15, 25, 30, 40]

• 删除元素

  lst.pop()        # 删除最后一个元素，返回40，lst变为[10, 15, 25, 30]
  lst.pop(1)       # 删除索引1处的元素，返回15，lst变为[10, 25, 30]
  lst.remove(25)   # 删除值为25的元素，lst变为[10, 30]

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3. 切片操作

• 基本切片

  lst = [1, 2, 3, 4, 5]
  lst[1:4]       # [2, 3, 4]
  lst[:3]        # [1, 2, 3]
  lst[3:]        # [4, 5]
  lst[::-1]      # [5, 4, 3, 2, 1] 反转

• 切片赋值

  lst[1:3] = [10, 20]  # lst becomes [1, 10, 20, 4, 5]

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4. 遍历列表

• 普通遍历

  for x in lst:
      print(x)

• 索引和值同时遍历

  for i, x in enumerate(lst):
      print(i, x)

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5. 常用列表操作

• 求长度

  n = len(lst)  # 返回列表的长度

• 求最值

  max_val = max(lst)
  min_val = min(lst)

• 求和

  total = sum(lst)

• 检查存在性

  if 10 in lst: 
      print("10 exists")

• 排序

  lst.sort()               # 就地升序排序
  lst.sort(reverse=True)   # 就地降序排序
  sorted_lst = sorted(lst) # 返回排序后的新列表

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6. 列表推导式的应用

列表推导式是算法题中非常高效且简洁的写法。

• 过滤数据

  nums = [1, 2, 3, 4, 5]
  evens = [x for x in nums if x % 2 == 0]  # [2, 4]

• 嵌套列表推导式

  matrix = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]
  flatten = [x for row in matrix for x in row]  # [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

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7. 二维列表

刷算法题中，二维列表经常用来表示矩阵或图。

• 创建二维列表

  matrix = [[0] * 3 for _ in range(3)]  # 创建一个3x3的矩阵

• 访问二维列表元素

  val = matrix[1][2]  # 访问第2行第3列

• 遍历二维列表

  for row in matrix:
      for val in row:
          print(val)

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8. 列表的算法题常见场景

1. 滑动窗口

   for i in range(len(nums) - k + 1):
       window = nums[i:i+k]  # 提取长度为k的窗口

2. 双指针

   left, right = 0, len(nums) - 1
   while left < right:
       if nums[left] + nums[right] == target:
           break

3. 堆栈模拟

   stack = []
   for num in nums:
       while stack and num > stack[-1]:
           stack.pop()
       stack.append(num)

4. 矩阵遍历

   for i in range(len(matrix)):
       for j in range(len(matrix[0])):
           print(matrix[i][j])

5. 构建累加和数组

   prefix_sum = [0] * (len(nums) + 1)
   for i in range(len(nums)):
       prefix_sum[i + 1] = prefix_sum[i] + nums[i]

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9. 总结

列表是刷算法题中最常用的数据结构之一。掌握列表的操作和技巧，如切片、推导式、遍历、排序等，可以大幅提升代码的简洁性和效率。结合具体场景（如滑动窗口、双指针、二维矩阵遍历），能够更快速地解决问题。