Python 列表和元组

目录

• 列表（List）
  • 列表简介
  • 列表的创建
    • 基本语法[]创建
    • list()创建
    • range()创建整数列表
    • 推导式生成列表
  • 列表元素的增加和删除
    • append()方法
    • +运算符操作
    • extend()方法
    • append与extend的区别：
    • insert()插入元素
  • 列表元素的删除
    • del 删除
    • pop()方法
    • remove()方法
  • 列表元素访问和计数
    • 通过索引直接访问元素
    • index()获得指定元素在列表中首次出现的索引
    • count()获得指定元素在列表中出现的次数
    • len()返回列表长度
    • 成员资格判断
    • 切片操作
    • 列表的遍历
  • 列表排序
    • 修改原列表，不建新列表的排序
    • 建新列表的排序
    • reversed()返回迭代器
  • 多维列表
    • 二维列表
• 元组（Tuple）
  • 元组的创建
  • 元组的元素访问和计数
  • zip（压缩）
  • 生成器推导式创建元组
  • 元组总结

列表（List）

序列是一种数据存储方式，用来存储一系列的数据。在内存中，序列就是一块用来存放多个值的连续的内存空间。比如一个整数序列[10,20,30,40]，可以这样示意表示：

由于 Python3 中一切皆对象，在内存中实际是按照如下方式存储的：

从图示中，我们可以看出序列中存储的是整数对象的地址，而不是整数对象的值。python中常用的序列结构有：

字符串、列表、元组、字典、集合

列表简介#

列表：用于存储任意数目、任意类型的数据集合。

列表是内置可变序列，是包含多个元素的有序连续的内存空间。列表定义的标准语法格式：

a = [10,20,30,40]
其中，10,20,30,40 这些称为：列表 a 的元素。

列表中的元素可以各不相同，可以是任意类型。比如：

a = [10,20,'abc',True]
列表对象的常用方法汇总如下:

方法	要点	描述
list.append(x)	增加元素	将元素 x 增加到列表 list 尾部
list.extend(aList)	增加元素	将列表 alist 所有元素加到列表 list 尾部
list.insert(index,x)	增加元素	在列表 list 指定位置 index 处插入元素 x
list.remove(x)	删除元素	在列表 list 中删除首次出现的指定元素 x
list.pop([index])	删除元素	删除并返回列表 list 指定为止 index 处的元素，默认是最后一个元素
list.clear()	删除所有元素	删除列表所有元素，并不是删除列表对象
list.index(x)	访问元素	返回第一个 x 的索引位置，若不存在 x 元素抛出异常
list.count(x)	计数	返回指定元素 x 在列表 list 中出现的次数
len(list)	列表长度	返回列表中包含元素的个数
list.reverse()	翻转列表	所有元素原地翻转
list.sort()	排序	所有元素原地排序
list.copy()	浅拷贝	返回列表对象的浅拷贝

Python 的列表大小可变，根据需要随时增加或缩小。

字符串和列表都是序列类型，一个字符串是一个字符序列，一个列表是任何元素的序列。字符串的方法，在列表中也有类似的用法，几乎一模一样。

列表的创建#

基本语法[]创建#

>>> a = [10,20,'gaoqi','sxt']
>>> a = [] #创建一个空的列表对象

list()创建#

使用 list()可以将任何可迭代的数据转化成列表。

>>> a = list() #创建一个空的列表对象
>>> a = list(range(10))
>>> a
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> a = list("gaoqi,sxt")
>>> a
['g', 'a', 'o', 'q', 'i', ',', 's', 'x', 't']

range()创建整数列表#

range()可以帮助我们非常方便的创建整数列表，这在开发中及其有用。语法格式为:

range([start,] end [,step])

start 参数：可选，表示起始数字。默认是 0

end 参数：必选，表示结尾数字。

step 参数：可选，表示步长，默认为 1

python3 中 range()返回的是一个 range 对象，而不是列表。我们需要通过 list()方法将其
转换成列表对象。

>>> list(range(3,15,2))
[3, 5, 7, 9, 11, 13]
>>> list(range(15,3,-1))
[15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4]
>>> list(range(3,-10,-1))
[3, 2, 1, 0, -1, -2, -3, -4, -5, -6, -7, -8, -9]

推导式生成列表#

使用列表推导式可以非常方便的创建列表，在开发中经常使用。但是，由于涉及到 for 循环和 if 语句。在此，仅做基本介绍。在我们控制语句后面，会详细讲解更多列表推导式的细节。

>>> a = [x*2 for x in range(5)] #循环创建多个元素
>>> a
[0, 2, 4, 6, 8]
>>> a = [x*2 for x in range(100) if x%9==0] #通过 if 过滤元素
>>> a
[0, 18, 36, 54, 72, 90, 108, 126, 144, 162, 180, 198]

列表元素的增加和删除#

append()方法#

原地修改列表对象，是真正的列表尾部添加新的元素，速度最快，推荐使用。

>>> a = [20,40]
>>> a.append(80)
>>> a
[20, 40, 80]

+运算符操作#

并不是真正的尾部添加元素，而是创建新的列表对象；将原列表的元素和新列表的元素依次复制到新的列表对象中。这样，会涉及大量的复制操作，对于操作大量元素不建议使用。

>>> a = [20,40]
>>> id(a)
46016072
>>> a = a+[50]
>>> id(a)
46015432

通过如上测试，我们发现变量 a 的地址发生了变化。也就是创建了新的列表对象。

extend()方法#

将目标列表的所有元素添加到本列表的尾部，属于原地操作，不创建新的列表对象。

>>> a = [20,40]
>>> id(a)
46016072
>>> a.extend([50,60])
>>> id(a)
46016072

append与extend的区别：#

append(self, object, /)
 |      Append object to the end of the list.

  extend(self, iterable, /)
 |      Extend list by appending elements from the iterable.

insert()插入元素#

使用 insert()方法可以将指定的元素插入到列表对象的任意制定位置。这样会让插入位置后面所有的元素进行移动，会影响处理速度。涉及大量元素时，尽量避免使用。类似发生这种移动的函数还有：remove()、pop()、del()，它们在删除非尾部元素时也会发生操作位置后面元素的移动。

>>> a = [10,20,30]
>>> a.insert(2,100)
>>> a
[10, 20, 100, 30]

列表元素的删除#

del 删除#

删除列表指定位置的元素。

>>> a = [100,200,888,300,400]
>>> del a[1]
>>> a
[100,200,300,400]

其实实际的原理是将指定位置的元素后面的元素覆盖到指定位置的元素上，其余的元素全部前进一位

pop()方法#

pop()删除并返回指定位置元素，如果未指定位置则默认操作列表最后一个元素。

>>> a = [10,20,30,40,50]
>>> a.pop()
50
>>> a
[10, 20, 30, 40]
>>> a.pop(1)
20
>>> a
[10, 30, 40]

remove()方法#

删除首次出现的指定元素，若不存在该元素抛出异常。

>>> a = [10,20,30,40,50,20,30,20,30]
>>> a.remove(20)
>>> a
[10, 30, 40, 50, 20, 30, 20, 30]
>>> a.remove(100)
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#208>", line 1, in <module>
    a.remove(100)
ValueError: list.remove(x): x not in list

列表元素访问和计数#

通过索引直接访问元素#

我们可以通过索引直接访问元素。索引的区间在[0, 列表长度-1]这个范围。超过这个范围则会抛出异常。

>>> a = [10,20,30,40,50,20,30,20,30]
>>> a[2]
30
>>> a[10]
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#211>", line 1, in <module>
    a[10]
IndexError: list index out of range

index()获得指定元素在列表中首次出现的索引#

index()可以获取指定元素首次出现的索引位置。语法是：index(value,[start,[end]])。其中，start 和 end 指定了搜索的范围。

>>> a = [10,20,30,40,50,20,30,20,30]
>>> a.index(20)
1
>>> a.index(20,3)
5
>>> a.index(20,3) #从索引位置 3 开始往后搜索的第一个 20
5
>>> a.index(30,5,7) #从索引位置 5 到 7 这个区间，第一次出现 30 元素的位置
6

count()获得指定元素在列表中出现的次数#

count()可以返回指定元素在列表中出现的次数。

>>> a = [10,20,30,40,50,20,30,20,30]
>>> a.count(20)
3

len()返回列表长度#

len()返回列表长度，即列表中包含元素的个数。

>>> a = [10,20,30]
>>> len(a)
3

成员资格判断#

判断列表中是否存在指定的元素，我们可以使用 count()方法，返回 0 则表示不存在，返回大于 0 则表示存在。但是，一般我们会使用更加简洁的 in 关键字来判断，直接返回 True或 False。

>>> a = [10,20,30,40,50,20,30,20,30]
>>> 20 in a
True
>>> 100 not in a
True
>>> 30 not in a
False

切片操作#

我们在前面学习字符串时，学习过字符串的切片操作，对于列表的切片操作和字符串类似。切片是 Python 序列及其重要的操作，适用于列表、元组、字符串等等。切片的格式如下：

切片 slice 操作可以让我们快速提取子列表或修改。标准格式为：

[起始偏移量 start:终止偏移量 end[:步长 step]]

注：当步长省略时顺便可以省略第二个冒号

典型操作(三个量为正数的情况)如下：

操作和说明	示例	结果
[:] 提取整个列表	[10,20,30][:]	[10,20,30]
[start:]从 start 索引开始到结尾	[10,20,30][1:]	[20,30]
[:end]从头开始知道 end-1	[10,20,30][:2]	[10,20]
[start:end]从 start 到 end-1	[10,20,30,40][1:3]	[20,30]
[start🔚step] 从 start 提取到 end-1，步长是 step	[10,20,30,40,50,60,70][1:6:2]	[20, 40, 60]

其他操作（三个量为负数）的情况：

示例	说明	结果
[10,20,30,40,50,60,70][-3:]	倒数三个	[50,60,70]
10,20,30,40,50,60,70][-5:-3]	倒数第五个到倒数第三个(包头不包尾)	[30,40]
[10,20,30,40,50,60,70][::-1]	步长为负，从右到左反向提取	[70, 60, 50, 40, 30, 20, 10]

列表的遍历#

for obj in listObj:
    print(obj)

列表排序#

修改原列表，不建新列表的排序#

>>> a = [20,10,30,40]
>>> id(a)
46017416
>>> a.sort() #默认是升序排列
>>> a
[10, 20, 30, 40]
>>> a = [10,20,30,40]
>>> a.sort(reverse=True) #降序排列
>>> a
[40, 30, 20, 10]
>>> import random
>>> random.shuffle(a) #打乱顺序
>>> a
[20, 40, 30, 10]

建新列表的排序#

我们也可以通过内置函数 sorted()进行排序，这个方法返回新列表，不对原列表做修改。

>>> a = [20,10,30,40]
>>> id(a)
46016008
>>> a = sorted(a) #默认升序
>>> a
[10, 20, 30, 40]
>>> id(a)
45907848
>>> a = [20,10,30,40]
>>> id(a)
45840584
>>> b = sorted(a)
>>> b
[10, 20, 30, 40]
>>> id(a)
45840584
>>> id(b)
46016072
>>> c = sorted(a,reverse=True) #降序
>>> c
[40, 30, 20, 10]

通过上面操作，我们可以看出，生成的列表对象 b 和 c 都是完全新的列表对象。

reversed()返回迭代器#

内置函数 reversed()也支持进行逆序排列，与列表对象 reverse()方法不同的是，内置函数reversed()不对原列表做任何修改，只是返回一个逆序排列的迭代器对象。

>>> a = [20,10,30,40]
>>> c = reversed(a)
>>> c
<list_reverseiterator object at 0x0000000002BCCEB8>
>>> list(c)
[40, 30, 10, 20]
>>> list(c)
[]

我们打印输出 c 发现提示是：list_reverseiterator。也就是一个迭代对象。同时，我们使用list(c)进行输出，发现只能使用一次。第一次输出了元素，第二次为空。那是因为迭代对象在第一次时已经遍历结束了，第二次不能再使用。

多维列表#

二维列表#

一维列表可以帮助我们存储一维、线性的数据。

二维列表可以帮助我们存储二维、表格的数据。例如下表的数据：

姓名	年龄	薪资	城市
高小一	18	30000	北京
高小二	19	20000	上海
高小五	20	10000	深圳

a = [
  ["高小一",18,30000,"北京"],
  ["高小二",19,20000,"上海"],
  ["高小一",20,10000,"深圳"],
  ]

>>> print(a[1][0],a[1][1],a[1][2])
高小二 19 20000

内存结构图：

元组（Tuple）

列表属于可变序列，可以任意修改列表中的元素。元组属于不可变序列，不能修改元组中的
元素。因此，元组没有增加元素、修改元素、删除元素相关的方法。

因此，我们只需要学习元组的创建和删除，元组中元素的访问和计数即可。元组支持如下操作：

1. 索引访问
2. 切片操作
3. 连接操作
4. 成员关系操作
5. 比较运算操作
6. 计数：元组长度 len()、最大值 max()、最小值 min()、求和 sum()等。

元组的创建#

1. 通过()创建元组。小括号可以省略。

a = (10,20,30) 或者 a = 10,20,30
如果元组只有一个元素，则必须后面加逗号。这是因为解释器会把(1)解释为整数 1，(1,)
解释为元组。

>>> a = (1)
>>> type(a)
<class 'int'>
>>> a = (1,) #或者 a = 1, >>> type(a)
<class 'tuple'>

2. 通过 tuple()创建元组

tuple(可迭代的对象)

b = tuple() #创建一个空元组对象
b = tuple("abc")
b = tuple(range(3))
b = tuple([2,3,4])

总结：

tuple()可以接收列表、字符串、其他序列类型、迭代器等生成元组。

list()可以接收元组、字符串、其他序列类型、迭代器等生成列表。

元组的元素访问和计数#

1. 元组的元素不能修改

>>> a = (20,10,30,9,8)
>>> a[3]=33
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#313>", line 1, in <module>
    a[3]=33
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

2. 元组的元素访问和列表一样，只不过返回的仍然是元组对象。

>>> a = (20,10,30,9,8)
>>> a[1]
10
>>> a[1:3]
(10, 30)
>>> a[:4]
(20, 10, 30, 9)

3. 列表关于排序的方法 list.sorted()是修改原列表对象，元组没有该方法。如果要对元组排序，只能使用内置函数 sorted(tupleObj)，并生成新的列表对象。

>>> a = (20,10,30,9,8)
>>> sorted(a)
[8, 9, 10, 20, 30]

zip（压缩）#

zip(列表 1，列表 2，...)将多个列表对应位置的元素组合成为元组，并返回这个 zip 对象。

>>> a = [10,20,30]
>>> b = [40,50,60]
>>> c = [70,80,90]
>>> d = zip(a,b,c)
>>> list(d)
[(10, 40, 70), (20, 50, 80), (30, 60, 90)]

生成器推导式创建元组#

从形式上看，生成器推导式与列表推导式类似，只是生成器推导式使用小括号。列表推导式直接生成列表对象，生成器推导式生成的不是列表也不是元组，而是一个生成器对象。

我们可以通过生成器对象，转化成列表或者元组。也可以使用生成器对象的next()方法进行遍历，或者直接作为迭代器对象来使用。不管什么方式使用，元素访问结束后，如果需要重新访问其中的元素，必须重新创建该生成器对象。

【操作】生成器的使用测试

>>> s = (x*2 for x in range(5))
>>> s
<generator object <genexpr> at 0x0000000002BDEB48>
>>> tuple(s)
(0, 2, 4, 6, 8)
>>> list(s) #只能访问一次元素。第二次就为空了。需要再生成一次
[]
>>> s
<generator object <genexpr> at 0x0000000002BDEB48>
>>> tuple(s)
()
>>> s = (x*2 for x in range(5))
>>> s.__next__()
0
>>> s.__next__()
2
>>> s.__next__()
4

元组总结#

1. 元组的核心特点是：不可变序列。
2. 元组的访问和处理速度比列表快。
3. 与整数和字符串一样，元组可以作为字典的键，列表则永远不能作为字典的键使用。