[雪峰磁针石博客]python3快速入门教程2数据结构3列表

快速入门

Python有一些复合数据类型，用于组合值。最常用的是 list(列表))，为中括号之间的逗号分隔的值。列表的元素可以是多种类型，但是通常是同一类型。

>>> squares = [1, 4, 9, 16, 25]
>>> squares
[1, 4, 9, 16, 25]

像字符串和其他序列类型，列表可支持切片和索引:

>>> squares[0]  # indexing returns the item
1
>>> squares[-1]
25
>>> squares[-3:]  # slicing returns a new list
[9, 16, 25]

切片返回新的列表，下面操作返回列表a的浅拷贝:

>>> squares[:]
[1, 4, 9, 16, 25]

列表还支持连接：

>>> squares + [36, 49, 64, 81, 100]
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

字符串是不可改变的,列表是可变的。

>>> cubes = [1, 8, 27, 65, 125]  # something's wrong here
>>> 4 ** 3  # the cube of 4 is 64, not 65!
64
>>> cubes[3] = 64  # replace the wrong value
>>> cubes
[1, 8, 27, 64, 125]

append()方法可以添加元素到尾部：

>>> cubes.append(216)  # add the cube of 6
>>> cubes.append(7 ** 3)  # and the cube of 7
>>> cubes
[1, 8, 27, 64, 125, 216, 343]

也可以对切片赋值，此操作甚至可以改变列表的尺寸，或清空它:

>>> letters = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g']
>>> letters
['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g']
>>> # replace some values
>>> letters[2:5] = ['C', 'D', 'E']
>>> letters
['a', 'b', 'C', 'D', 'E', 'f', 'g']
>>> # now remove them
>>> letters[2:5] = []
>>> letters
['a', 'b', 'f', 'g']
>>> # clear the list by replacing all the elements with an empty list
>>> letters[:] = []
>>> letters
[]

内置函数 len() 同样适用于列表:

>>> letters = ['a', 'b', 'c', 'd']
>>> len(letters)
4

支持嵌套列表(包含其它列表的列表)，例如:

>>> a = ['a', 'b', 'c']
>>> n = [1, 2, 3]
>>> x = [a, n]
>>> x
[['a', 'b', 'c'], [1, 2, 3]]
>>> x[0]
['a', 'b', 'c']
>>> x[0][1]
'b'

深入列表

列表的所有方法如下：

方法 | 功能 | --- | --- | list.append(x) |附加元素到列表末端，相当于a[len(a):] = [x]。
list.extend(L) |附加列表L的内容到当前列表后面，相当于 a[len(a):] = L 。
list.insert(i, x) |在指定位置i插入x。i表示插入位置，原来的i位置如果有元素则往后移动一个位置，例如 a.insert(0, x)会插入到列表首部，而a.insert(len(a), x)相当于a.append(x)。
list.remove(x) |删除列表中第一个值为x的元素。如果没有就报错。
list.pop([i]) |删除列表指定位置的元素，并将其返回该元素。如果没有指定索引针对最后一个元素。方括号表示i是可选的。
list.clear() |从列表中删除所有元素。相当于 del a[:] list.index(x[, start[, end]]) |返回第一个值为x的元素的索引。如果没有则报错。
list.count(x) |返回x在列表中出现的次数。
list.sort(cmp=None, key=None, reverse=False) |就地对列表中的元素进行排序。
list.reverse() |就地反转元素。
list.copy() |返回列表的浅拷贝。等同于 a[:]。

实例： 

>>> fruits = ['orange', 'apple', 'pear', 'banana', 'kiwi', 'apple', 'banana']
>>> fruits.count('apple')
2
>>> fruits.count('tangerine')
0
>>> fruits.index('banana')
3
>>> fruits.index('banana', 4)  # Find next banana starting a position 4
6
>>> fruits.reverse()
>>> fruits
['banana', 'apple', 'kiwi', 'banana', 'pear', 'apple', 'orange']
>>> fruits.append('grape')
>>> fruits
['banana', 'apple', 'kiwi', 'banana', 'pear', 'apple', 'orange', 'grape']
>>> fruits.sort()
>>> fruits
['apple', 'apple', 'banana', 'banana', 'grape', 'kiwi', 'orange', 'pear']
>>> fruits.pop()
'pear'

也许大家会发现像insert、remove或者 sort这些修改列表的方法没有打印返回值–它们返回 None。 参考。 这是所有可变的数据类型的统一的设计原则。

  • 把链表当作堆栈使用

堆栈后进先出。进使用append()，出使用pop()。例如: 

>>> stack = [3, 4, 5]
>>> stack.append(6)
>>> stack.append(7)
>>> stack
[3, 4, 5, 6, 7]
>>> stack.pop()
7
>>> stack
[3, 4, 5, 6]
>>> stack.pop()
6
>>> stack.pop()
5
>>> stack
[3, 4]
  • 把列表当作队列使用

列表先进先出。列表头部插入或者删除元素的效率并不高，因为其他相关元素需要移动，建议使用collections.deque。 

>>> from collections import deque
>>> queue = deque(["Eric", "John", "Michael"])
>>> queue.append("Terry")           # Terry arrives
>>> queue.append("Graham")          # Graham arrives
>>> queue.popleft()                 # The first to arrive now leaves
'Eric'
>>> queue.popleft()                 # The second to arrive now leaves
'John'
>>> queue                           # Remaining queue in order of arrival
deque(['Michael', 'Terry', 'Graham'])

列表推导式

列表推导(表达)式可以快捷地创建列表。用于基于列表元素(可以附加条件)创建列表。

传统方式: 

>>> squares = []
>>> for x in range(10):
...     squares.append(x**2)
...
>>> squares
[0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

列表推导: 

squares = [x**2 for x in range(10)]

等价于 squares = map(lambda x: x**2, range(10))，但可读性更好、更简洁。

列表推导式包含在放括号中，表达式后有for子句，之后可以有零或多个 for 或 if 子句。结果是基于表达式计算出来的列表:

>>> [(x, y) for x in [1,2,3] for y in [3,1,4] if x != y]
[(1, 3), (1, 4), (2, 3), (2, 1), (2, 4), (3, 1), (3, 4)]

等同于: 

>>> combs = []
>>> for x in [1,2,3]:
...     for y in [3,1,4]:
...         if x != y:
...             combs.append((x, y))
...
>>> combs
[(1, 3), (1, 4), (2, 3), (2, 1), (2, 4), (3, 1), (3, 4)]

如果想要得到元组 (例如，上例的 (x, y))，必须在表达式要加上括号:

>>> vec = [-4, -2, 0, 2, 4]
>>> # create a new list with the values doubled
>>> [x*2 for x in vec]
[-8, -4, 0, 4, 8]
>>> # filter the list to exclude negative numbers
>>> [x for x in vec if x >= 0]
[0, 2, 4]
>>> # apply a function to all the elements
>>> [abs(x) for x in vec]
[4, 2, 0, 2, 4]
>>> # call a method on each element
>>> freshfruit = ['  banana', '  loganberry ', 'passion fruit  ']
>>> [weapon.strip() for weapon in freshfruit]
['banana', 'loganberry', 'passion fruit']
>>> # create a list of 2-tuples like (number, square)
>>> [(x, x**2) for x in range(6)]
[(0, 0), (1, 1), (2, 4), (3, 9), (4, 16), (5, 25)]
>>> # the tuple must be parenthesized, otherwise an error is raised
>>> [x, x**2 for x in range(6)]
  File "<stdin>", line 1, in ?
    [x, x**2 for x in range(6)]
               ^
SyntaxError: invalid syntax
>>> # flatten a list using a listcomp with two 'for'
>>> vec = [[1,2,3], [4,5,6], [7,8,9]]
>>> [num for elem in vec for num in elem]
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

列表推导式可使用复杂的表达式和嵌套函数:

>>> from math import pi
>>> [str(round(pi, i)) for i in range(1, 6)]
['3.1', '3.14', '3.142', '3.1416', '3.14159']
  • 嵌套列表推导式

有如下嵌套列表: 

>>> matrix = [
...     [1, 2, 3, 4],
...     [5, 6, 7, 8],
...     [9, 10, 11, 12],
... ]

交换行和列: 

>>> [[row[i] for row in matrix] for i in range(4)]
[[1, 5, 9], [2, 6, 10], [3, 7, 11], [4, 8, 12]]

等同于:

>>> transposed = []
>>> for i in range(4):
...     transposed.append([row[i] for row in matrix])
...
>>> transposed
[[1, 5, 9], [2, 6, 10], [3, 7, 11], [4, 8, 12]]

也等同于: 

>>> transposed = []
>>> for i in range(4):
...     # the following 3 lines implement the nested listcomp
...     transposed_row = []
...     for row in matrix:
...         transposed_row.append(row[i])
...     transposed.append(transposed_row)
...
>>> transposed
[[1, 5, 9], [2, 6, 10], [3, 7, 11], [4, 8, 12]]

zip()内置函数更好: 

>>> list(zip(*matrix))
[(1, 5, 9), (2, 6, 10), (3, 7, 11), (4, 8, 12)]
  • 小结：创建列表的常用方法：

1，中括号：比如data = [4, 9, 2, 8, 3, 2, 5, 4, 2] 2，range：比如list(range(100)) 3, 列表推导式：比如[expression for variable in sequence]，实际是中括号的变种。

列表相关的内置函数len、max、min、sum、sorted、list，请在内置函数中学习。后面的习题会覆盖这些函数。

参考资料

links