第三章 列表简介

列表是什么

​ 列表由一系列特定顺序排列的元素组成，其中多个元素之间没有任何关系，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)。

在python中，用方括号([ ])表示列表，并用逗号分割其中的元素。下面是一个简单的示例，

vim bicycles.py
bicycles = ['trek','cannondale','specialized']
print(bicycles)

执行

python3 bicycles.py
['trek', 'cannondale', 'specialized']

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，只需要将该元素的位置(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，并且放在花括号内；

当你请求列表元素时，python只返回该元素，而不包括方括号；

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。

bicycles = ['trek','cannondale','specialized']
print(bicycles[1])
print(bicycles[1].title())

执行，返回的是列表中的第二个元素

python3 bicycles.py
cannondale
Cannondale

python为访问最后一个列表元素提供了一种特殊元素。通过将索引指定为 -1，可让python返回最后一个列表元素。

python3 bicycles.py
specialized

​ 这种方法很有用，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。这种约定也适用于负数索引。例如，索引 -2返回倒数第二个的列表元素，索引 -3返回倒数第三个列表元素，以此类推。

使用列表中的各个值

你可以像使用其它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。

bicycles = ['trek','cannondale','specialized']
messages = f"My first bicycle was a {bicycles[0].title()}."

print(messages)

我们使用了bicycles[0]的值生成了一个句子，并将其赋值给变量messages。输出的是一个简单的句子。

执行

python3 bicycles.py
My first bicycle was a Trek.

修改、添加和删除元素

​ 你创建的大多数列表将是动态的，这意味着列表创建后，将随着程序的运行进行增删元素。例如，你创建一个游戏，要求玩家射杀从天而降的外星人。为此，可在开始时将一些外星人存储在列表中，然后每当有外星人被射杀时，都将其从列表中删除，而每次有新的外星人出现在屏幕时，都将其添加到列表中。在整个游戏运行期间，外星人列表的长度都将不断变化。

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，再指定改元素的新值。

例如，假设有一个摩托车列表，其中的第一个元素为 ‘honda’，如何修改它的值哪？

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

motorcycles[0] = 'ducati'
print(motorcycles)

​ 首先定义一个摩托车列表，其中的第一个元素为 ‘handa’.接下来，将第一个元素的值修改为 ‘ducati’。输出表明，第一个元素的值确实变了，但其他列表元素的值没变：

python3 mororcycles.py
['honda', 'yamaha', 'suzuki']
['ducati', 'yamaha', 'suzuki']

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。

在列表中添加元素

​ 你可能出于众多原因要在列表中添加新元素。例如，你可能希望游戏中出现新的外星人、添加可视化数据或给网站添加新注册的新用户。python提供了多种在既有列表中添加新数据的方式。

在列表末尾添加元素

​ 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)

motorcycles.append('dducati')
print(motorcycles)

方法append() 将元素 ‘ducati’ 添加到列表，而不影响其它列表元素。

执行

python3 mororcycles.py
['honda', 'yamaha', 'suzuki']
['honda', 'yamaha', 'suzuki', 'dducati']

​ 方法append()让动态的创建列表易如反掌。例如，你可以创建一个空列表，再使用一系列函数调用append()来添加元素。，下面将创建一个空列表，并给其添加一系列元素。

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

print(motorcycles)

​ 这种创建列表的方式及其常见，因为经常要等程序运行后，你才知道用户要在程序中存储哪些数据。为控制用户，可以先创建一个空列表，用于存储用户将要输入的值，然后将用户提供的每个数值附加到列表中。

在列表中插入元素

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)

在这个示例中，值 ‘ducati’ 被插入到了列表开头。方法insert() 在索引0处添加空间，并将值 ‘ducati’ 存储到这个地方。这种操作将列表中既有的每个元素都右移一个位置；

python3 mororcycles.py
['ducati', 'honda', 'yamaha', 'suzuki']

从列表中删除元素

​ 你需要从列表中删除一个或多个元素。例如，玩家将空中的一个外星人射杀后，你很可能要将其从存活的的外星人列表中删除；当用户在你创建的web应用中注销账户时，你就需要将该用户从活动用户列表中删除。你可以根据位置或值来删除列表中的元素。

使用del语句删除元素

如果知道要删除的元素在列表中的位置，可使用del语句。

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

del motorcycles[0]
print(motorcycles)

执行

python3 mororcycles.py
['honda', 'yamaha', 'suzuki']
['yamaha', 'suzuki']

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，以便在响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。

motorcycles = ['honda','yamaha','suzuki']
print(motorcycles)
poped_motorcycles =  motorcycles.pop()
print(motorcycles)
print(poped_motorcycles)

​ 首先定义并打印列表motorcycles 的值。接下来，从这个列表中弹出一个值，并赋值给poped_motorcycles 。然后打印这个列表，以核实从中删除了一个值。最后弹出打印的值，以证明我们依然能够访问这个被删除的值。输出表明，列表末尾的值 ‘suzuki’ 已删除，它现在被赋值给了变量 poped_motorcycles。

['honda', 'yamaha', 'suzuki']
['honda', 'yamaha']
suzuki

弹出列表中任何位置元素的值

实际上，可以使用pop() 来删除列表中任意位置的元素。只需要在圆括号内指定要删除的索引即可。利用f 字符串，将变量关联的信息来创建一条完整的信息。

motorcycles = ['honda','yamaha','suzuki']
first_motorcycles = motorcycles.pop(0)
print(f"The first motorcycle I owned was a {first_motorcycles.title()}")

首先通过pop() 弹出列表第一个元素，然后打印出一条与该元素有关的简单句子。

执行

python3 mororcycles.py
The first motorcycle I owned was a Honda

根据值删除元素

有时候，你不知道要从列表中删除的值所在的位置。如果只知道要删除的值，可利用方法 remove()。

从列表 motorcycles中删除值 ‘ducati’。

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

motorcycles.remove('ducati')
print(motorcycles)

remove() 可以让python确定 'ducati’出现在列表什么地方，并将该元素删除。

['honda', 'yamaha', 'suzuki', 'ducati']
['honda', 'yamaha', 'suzuki']

使用remove() 从列表删除元素时，也可以接着使用它的值。下面删除值 ‘ducati’ 并打印一条消息，指出要将其从列表中删除的原因：

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

motorcycles.remove(too_expensive)
print(motorcycles)
print(f"\nA {too_expensive.title()} is too expensive for me.")

​ 定义列表 motorcycles后，将值 ‘ducati’ 赋值给变量 too_expensive。接下来，使用这个变量来告诉python将哪个值从列表删除。最后，值 ‘ducati’ 已经从列表删除，但可通过变量 too_expensive 来访问它。我们打印了一条消息。

执行

python3 mororcycles.py
['honda', 'yamaha', 'suzuki', 'ducati']
['honda', 'yamaha', 'suzuki']

A Ducati is too expensive for me.

方法 remove() 只删除第一个指定的值。如果要删除的值可能在列表中出现多次，就需要使用for循环来确保每个值都删除。这将在第7章介绍。

组织列表

​ 在你创建的列表中，元素的排列顺序常常是无法预测的，因为你并非总能控制用户提供数据的顺序。但你经常需要以特定的顺序呈现顺序，python提供了很多组织列表的方式，可根据具体情况选用。

使用后方法 sort() 对列表永久排序

python 方法sort() 让你能够较为轻松地对列表进行排序。假设你有一个汽车列表，并要让其中的汽车按字母顺序排列。所有列表元素均为小写。

cars = ['bmw','audi','toyota','subaru']
cars.sort()
print(cars)

方法sort() 对列表cars进行永久排列。

执行

python3 cars.py
['audi', 'bmw', 'subaru', 'toyota']

还可以按与字母顺序相反的顺序排列列表元素，只需向sort()方法传递参数 reverse=True 即可。

cars = ['bmw','audi','toyota','subaru']
cars.sort(reverse=True)
print(cars)

执行

python3 cars.py
['toyota', 'subaru', 'bmw', 'audi']

使用方法 sorted()对列表进行临时排序

​ 要保留列表元素原来的排列顺序，同时以特定的顺序呈现它们，可使用函数 sorted() 。函数sorted() 让你能够按特定顺序显示列表元素，同时不影响它们在列表中的原始顺序。

cars = ['bmw','audi','toyota','subaru']

print("Here is the original list:")
print(cars)

print("\nHere is the sorted list:")
print(sorted(cars))

print("Here is the original list again:")
print(cars)

如果要按与字母顺序相反的顺序显示列表，也可以向函数 sorted() 传递参数 reverse=True 。

执行

Here is the original list:
['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']

Here is the sorted list:
['audi', 'bmw', 'subaru', 'toyota']
Here is the original list again:
['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']

倒着打印列表

要反转列表元素的排列顺序，可使用方法 reverse()。

cars = ['bmw','audi','toyota','subaru']

print(cars)
cars.reverse()
print(cars)

使用方法reverse() 不是按与字母顺序相反的顺序列表排列列表元素，而只是反转列表的排列顺序:

python3 cars.py
['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
['subaru', 'toyota', 'audi', 'bmw']

方法reverse() 永久性的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，只需要对列表再次调用reverse() 即可。

确定列表的长度

使用函数len() 可快速获悉列表的长度。在下面的示例中，列表包含四个元素，因此其长度为4：

>>> cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
>>> len(cars)
4

需要完成如下任务时，len() 很有用：明确还有多少外星人未被射杀，确定需要管理多少项可视化数据，计算网站有多少用户注册，等等。

注意 python计算列表元素时从1开始，因此确定列表长度时，你应该不会遇到差一错误。

使用列表时避免索引错误

刚开始使用列表时，经常会遇到一种错误。假设你有一个包含三个元素的列表，却要求获取第四个元素时，这将导致索引错误。别忘了，当访问一个列表元素时，都可以使用索引 -1.这在任何情况下都行之有效，即便你最后一次访问列表时，其长度发生了变化。索引总是返回最后一个列表元素，仅当列表元素为空时，这种访问方式才会导致错误。