列表和元组

列表（list）简介

1 列表是什么

列表由一系列按特定顺序排列的元素组成。你可以创建包含字母表中所有字母、数字 0～9 或所有家庭成员姓名的列表；也可以将任何东西加入列表中，其中的元素之间可以没有任何关系。 列表通常包含多个元素，因此给列表指定一个表示复数的名称（如 letters、digits 或 names） 是个不错的主意。

在 Python 中，用方括号（[]）表示列表，并用逗号分隔其中的元素。下面是一个简单的列 表示例，其中包含几种自行车：

bicycles = ['trek','cannondale','redline','specailized']
print(bicycles)
#['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']

如果让 Python 将列表打印出来，Python 将打印列表的内部表示，包括方括号。

1.1 访问列表元素

列表是有序集合，因此要访问列表的任意元素，只需将该元素的位置（索引）告诉 Python 即可。要访问列表元素，可指出列表的名称，再指出元素的索引，并将后者放在方括号内。 例如，下面的代码从列表 bicycles 中提取第一款自行车：

bicycles = ['trek','cannondale','redline','specailized']
print(bicycles[0])
#trek

1.2 索引从0而不是1开始

在 Python 中，第一个列表元素的索引为 0，而不是 1。大多数编程语言是如此规定的，这与 列表操作的底层实现相关。

第二个列表元素的索引为 1。根据这种简单的计数方式，要访问列表的任何元素，都可将其 位置减 1，并将结果作为索引。例如，要访问第四个列表元素，可使用索引 3。

下面的代码访问索引 1 和索引 3 处的自行车：

bicycles = ['trek','cannondale','redline','specailized']
print(bicycles[1])
#cannondale
print(bicycles[3])
#specailized

Python 为访问最后一个列表元素提供了一种特殊语法。通过将索引指定为-1，可让 Python 30 第 3 章 列表简介 返回最后一个列表元素：

bicycles = ['trek','cannondale','redline','specailized']
print(bicycles[-1])
#specailized

这段代码返回'specialized'。这种语法很有用，因为你经常需要在不知道列表长度的情况 下访问最后的元素。这种约定也适用于其他负数索引。例如，索引-2 返回倒数第二个列表元素， 索引-3 返回倒数第三个列表元素，依此类推。

1.3 使用列表中的各个值

你可以像使用其他变量一样使用列表中的各个值。例如，可以使用 f 字符串根据列表中的值 来创建消息。

下面尝试从列表中提取第一款自行车，并使用这个值创建一条消息：

bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
message = f"My first bicycle was a {bicycles[0].title()}."
print(message) 
#My first bicycle was a Trek.

2 修改、添加和删除元素

2.1 修改列表元素

修改列表元素的语法与访问列表元素的语法类似。要修改列表元素，可指定列表名和要修改 的元素的索引，再指定该元素的新值。

motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
print(motorcycles)
#['honda', 'yamaha', 'suzuki'] 
motorcycles[0] = 'ducati'
print(motorcycles) 
#['ducati', 'yamaha', 'suzuki'] 

通过这种方法你可以修改任意列表元素的值，而不仅仅是第一个元素的值。

2.2 在列表中添加元素

2.2.1 在列表末尾添加元素

语法

list.append(value)
#元素value将被添加到list的末尾

在列表中添加新元素时，最简单的方式是将元素附加（append）到列表。给列表附加元素时， 它将添加到列表末尾。继续使用前一个示例中的列表，在其末尾添加新元素'ducati'：

motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
print(motorcycles)
#['honda', 'yamaha', 'suzuki']
motorcycles.append('ducati')
print(motorcycles) 
#['honda', 'yamaha', 'suzuki', 'ducati']

方法 append()让动态地创建列表易如反掌。例如，你可以先创建一个空列表，再使用一系列 函数调用 append()来添加元素。下面来创建一个空列表，再在其中添加元素'honda'、'yamaha' 和'suzuki'：

motorcycles = []
motorcycles.append('honda')
motorcycles.append('yamaha')
motorcycles.append('suzuki')
print(motorcycles)
#['honda', 'yamaha', 'suzuki']

2.2.2 在列表中插入元素

语法

list.insert(index,value)

• index：索引，元素将插入到指定索引。
• value：要插入的元素。

使用方法 insert()可在列表的任何位置添加新元素。为此，你需要指定新元素的索引和值。

motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
motorcycles.insert(0, 'ducati')
print(motorcycles) 
#['ducati', 'honda', 'yamaha', 'suzuki']

2.3 从列表中删除元素

2.3.1 使用del语句删除元素

del list[index]
#删除指定位置的元素

使用 del 语句将值从列表中删除后，你就无法再访问它了。

2.3.2 使用方法pop()删除元素

有时候，你要将元素从列表中删除，并接着使用它的值。例如，你可能需要获取刚被射杀的 外星人的 x 坐标和 y 坐标，以便在相应的位置显示爆炸效果；在 Web 应用程序中，你可能要将用 户从活跃成员列表中删除，并将其加入到非活跃成员列表中。

方法 pop()删除列表末尾的元素，并让你能够接着使用它。术语弹出（pop）源自这样的类比： 列表就像一个栈，而删除列表末尾的元素相当于弹出栈顶元素。

pop()方法有一个返回值，返回被弹出的元素，可以用一个变量来接收。

list1 = [1,2,3,4,5,6,7,8,9]
popped_num = list1.pop()
print(popped_num)
#9
print(list1)
#[1,2,3,4,5,6,7,8]

2.3.3 弹出列表中任何位置的元素

实际上，可以使用 pop()来删除列表中任意位置的元素，只需在圆括号中指定要删除元素的 索引即可。

list1 = [1,2,3,4,5,6,7,8,9]
popped_num = list1.pop(5)
print(popped_num)
#6
print(list1)
#[1,2,3,4,5,7,8,9]

2.3.4 根据值删除元素

list1 = [1,2,3,4,5,6,7,8,9]
list1.remove(5)
print(list1)
#[1,2,3,4,7,8,9]

有时候，你不知道要从列表中删除的值所处的位置。如果只知道要删除的元素的值，可使用 方法 remove()。

但是当一个列表中有多个值相同的时候remove()只会删除掉位置靠前，也就是索引值最小的那个。如果想要全部删除，就需要使用循环来确保将每个值都删除。

当你想删除一个值，但是后面还需要用到的时候，可以借用一个变量来存储这个值，如下：

list1 = [1,2,3,4,5,6,7,8,9]
remove_num = 5
list1.remove(remove_num)
print(list1)
#[1,2,3,4,7,8,9]
print(remove_num)
#5

3 组织列表

3.1 sort()方法对列表永久排序

nums = [5, 6, 9, 42, 1, 2, 3, 8, 7]
nums.sort()
print(nums)
#[1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 42]

sort()方法默认升序排列，如果需要降序排列，只需向 sort()方法传递参数reverse=True即可。

nums = [5, 6, 9, 42, 1, 2, 3, 8, 7]
nums.sort(reverse=True)
print(nums)
#[42, 9, 8, 7, 6, 5, 3, 2, 1]

同时，sort()方法是一个修改列表的方法，它会改变原列表。

3.2 函数sorted()对列表临时排序

函数sorted()会对列表进行排序并返回排序后的结果，但是不会改变原来的列表。

nums = [5, 6, 9, 42, 1, 2, 3, 8, 7]
asc_nums = sorted(nums)
print(asc_nums)
#[1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 42]
print(nums)
#[5, 6, 9, 42, 1, 2, 3, 8, 7]

也可向函数 sorted()传递参数 reverse=True，得到相反顺序的列表。

nums = [5, 6, 9, 42, 1, 2, 3, 8, 7]
asc_nums = sorted(nums,reverse=True)
print(asc_nums)
#[42, 9, 8, 7, 6, 5, 3, 2, 1]
print(nums)
#[5, 6, 9, 42, 1, 2, 3, 8, 7]

3.3 倒着打印列表

要反转列表元素的排列顺序，可使用方法 reverse()。

nums = [5, 6, 9, 42, 1, 2, 3, 8, 7]
nums.reverse()
print(nums)
#[7, 8, 3, 2, 1, 42, 9, 6, 5]

方法 reverse()永久性地修改列表元素的排列顺序，但可随时恢复到原来的排列顺序，只需 对列表再次调用 reverse()即可。

3.4 确定列表的长度

使用函数 len()可快速获悉列表的长度。

nums = [5, 6, 9, 42, 1, 2, 3, 8, 7]
nums_len = len(nums)
print(nums_len)
#9
list1 = ['a', 'd', 'c', 6, 9, 3]
list1_len = len(list1)
print(list1_len)
#6

操作列表

1 遍历整个列表

使用for循环来打印列表中所有元素：

nums = [5, 6, 9, 42, 1, 2, 3, 8, 7]
for num in nums:
    print(num)
#5
#6
#9
#42
#1
#2
#3
#8
#7

1.1 在for循环中执行更多操作

nums = [5, 6, 9, 42, 1, 2, 3, 8, 7]
for num in nums:
    print(f"2 * {num} = {2 * num}")
#2 * 5 = 10
#2 * 6 = 12
#2 * 9 = 18
#2 * 42 = 84
#2 * 1 = 2
#2 * 2 = 4
#2 * 3 = 6
#2 * 8 = 16
#2 * 7 = 14

2 创建数值列表

列表非常适合用于存储数字集合，而 Python 提供了很多工具，可帮助你高效地处理数字列 表。明白如何有效地使用这些工具后，即便列表包含数百万个元素，你编写的代码也能运行得 很好。

2.1 使用range()函数

Python 函数 range()让你能够轻松地生成一系列数。例如，可以像下面这样使用函数 range() 来打印一系列数：

nums = range(1,10)
for num in nums:
    print(num)
#1
#2
#3
#4
#5
#6
#7
#8
#9

调用函数 range()时，也可只指定一个参数，这样它将从 0 开始。例如，range(6)返回数 0～5。

nums = range(6)
for num in nums:
    print(num)
#0
#1
#2
#3
#4
#5

2.2 使用range()创建数字列表

要创建数字列表，可使用函数 list()将 range()的结果直接转换为列表。如果将 range()作 为 list()的参数，输出将是一个数字列表。

nums = list(range(1,5))
print(nums)
#[1, 2, 3, 4]

使用函数 range()时，还可指定步长。为此，可给这个函数指定第三个参数，Python 将根据 这个步长来生成数。

例如，下面的代码打印 1～10 的偶数：

even_nums = list(range(2,11,2))
print(even_nums)
#[2, 4, 6, 8, 10]

在这个示例中，函数 range()从 2 开始数，然后不断加 2，直到达到或超过终值（11），

使用函数 range()几乎能够创建任何需要的数集。例如，如何创建一个列表，其中包含前 10 个整数（1～10）的平方呢？在 Python 中，用两个星号（**）表示乘方运算。下面的代码演示了 如何将前 10 个整数的平方加入一个列表中：

squares = []
for num in range(1,11):
    squares.append(num ** 2)
print(squares)
#[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

2.3 对数字列表执行简单的统计计算

有几个专门用于处理数字列表的 Python 函数。例如，你可以轻松地找出数字列表的最大值、 最小值和总和：

data1 = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
print(min(data1))
#1
print(max(data1))
#9
print(sum(data1))
#45

3 使用列表的一部分

以处理列表的部分元素，Python 称之为切片。

3.1 切片

要创建切片，可指定要使用的第一个元素和最后一个元素的索引。与函数 range()一样， Python 在到达第二个索引之前的元素后停止。要输出列表中的前三个元素，需要指定索引 0 和 3， 这将返回索引为 0、1 和 2 的元素。

data1 = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
print(data1[0:5])
#[1, 2, 3, 4, 5]

你可以生成列表的任意子集。例如，如果要提取列表的第二、第三和第四个元素，可将起始 索引指定为 1，并将终止索引指定为 4：

data1 = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
print(data1[1:4])
#[2, 3, 4]

如果没有指定第一个索引，Python 将自动从列表开头开始：

data1 = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
print(data1[:4])
#[1, 2, 3, 4]

要让切片终止于列表末尾，也可使用类似的语法。例如，如果要提取从第三个元素到列表末 尾的所有元素，可将起始索引指定为 2，并省略终止索引：

data1 = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
print(data1[2:])
#[3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

若同时省略起始和结束索引，则创建一个和原始列表一样的切片。

data1 = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
print(data1[:])
#[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

可在表示切片的方括号内指定第三个值。这个值告诉 Python 在指定范围内每隔多少元素 提取一个。

data1 = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
print(data1[0:7:3])
#[1, 4, 7]

3.2 遍历切片

如果要遍历列表的部分元素，可在 for 循环中使用切片。

data1 = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
for da in data1[0:4]:
    print(da)
#1
#2
#3
#4

3.3 复制列表

要复制列表，可创建一个包含整个列表的切片，方法是同时省略起始索引和终止索引（[:]）。 这让 Python 创建一个始于第一个元素、终止于最后一个元素的切片，即整个列表的副本。

data1 = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
data2 = data1[:]
print(data2)
#[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

现在尝试修改两个列表的元素，发现互不影响，说明通过切片复制的列表和原列表是完全独立的。

data1.append(100)
data2.append(200)
print(data1,data2)
#[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 100] [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 200]

4 元组

列表非常适合用于存储在程序运行期间可能变化的数据集。列表是可以修改的，这对处理网 站的用户列表或游戏中的角色列表至关重要。然而，有时候你需要创建一系列不可修改的元素， 元组可以满足这种需求。Python 将不能修改的值称为不可变的，而不可变的列表被称为元组。

4.1 定义元组

元组看起来很像列表，但使用圆括号而非中括号来标识。定义元组后，就可使用索引来访问 其元素，就像访问列表元素一样。

例如，如果有一个大小不应改变的矩形，可将其长度和宽度存储在一个元组中，从而确保它 们是不能修改的：

dimensions = (200, 50)
print(dimensions[0])
#200
print(dimensions[1])
#500

严格地说，元组是由逗号标识的，圆括号只是让元组看起来更整洁、更清晰。如果你要 定义只包含一个元素的元组，必须在这个元素后面加上逗号：

my_t = (3,)

4.2 遍历元组中的所有值

像列表一样，也可以使用 for 循环来遍历元组中的所有值：

dimensions = (200, 50)
for dim in dimensions:
    print(dim)
#200
#50

5.3 修改元组变量

虽然不能修改元组的元素，但可以给存储元组的变量赋值。因此，如果要修改前述矩形的尺寸，可重新定义整个元组：

dimensions = (200, 50)
print("Original dimensions:")
for dimension in dimensions:
		print(dimension)
#200
#50
dimensions = (400, 100)
print("\nModified dimensions:")
for dimension in dimensions:
		print(dimension) 
#400
#100