超強彙總：學習Python列表，只需這篇文章就夠了

千里之行，始於足下。要練成一雙洞悉一切的眼睛，仍是得先把基本功紮紮實實地學好。今天，本喵帶你們仔細溫習一下Python的列表。溫故而知新，不亦說乎。

固然，溫習的同時也要發散思考，由於有些看似可有可無的、約定俗成的語言習慣，例如數組索引爲什麼從0開始，其背後可能大有來歷。知其然，亦需知其因此然啊喵喵喵~~~

最後，在基礎知識之上，更要探索進階，例如學習生成器表達式，這樣既能更紮實地掌握基礎，又能融會貫通，得到更全面的認知升級。

Python的列表是怎樣滴？

列表（list）是一種有序的集合，能夠隨時添加、查找和刪除元素。

列表支持加入不一樣數據類型的元素：數字、字符串、列表、元組等。

列表經過有序的索引可遍歷全部的元素，從前日後數，索引是[0,n-1]，從後往前數，索引是[-1, -n]，其中n是列表的長度。

列表能夠是不含元素的空列表，也能夠包含超級多的元素（在內存大小支持的狀況下）。

list_a = []   # 空列表，即len(list_a) == 0
list_b = [2018, 10, '2018-10-1', ['hi', 1, 2], (33, 44)]
# list_b 長度爲5，包含2個數字元素、1個字符串元素、1個列表元素和1個元組元素
len(list_b) == 5
list_b[0] == list_b[-5] == 2018
lits_b[3] == list_b[-2] == ['hi', 1, 2] 
lits_b[4] == list_b[-1] == (33, 44)

Python中怎麼操做列表？

1）建立列表：

用中括號[]包裹元素，元素使用逗號分隔。

用list()方法，轉化生成列表。

列表生成式/列表解析式/列表推導式，生成列表。

list_a = [1, 2, 3]
list_b = list("abc") # list_b == ['a', 'b', 'c']
list_c = list((4, 5, 6)) # list_c == [4, 5, 6]
list_d = [i for i in list_a]  # list_d == [1, 2, 3]
list_e = [i*j for i in list_a for j in list_c] # list_e == [4,5,6,10,12,12,15,18]
list_f = [i*j for i,j in zip(list_a,list_c)] # list_f == [4, 10, 18]
list_g = [i for i in list_a if i%2 == 0] # list_g == [2]

# 結合range()函數，range(start, stop[, step])
list_h = list(range(3)) # list_h == [0, 1, 2]
list_i = list(range(3,7)) # list_i == [3, 4, 5, 6]
list_j = list(range(3,9,2)) # list_j == [3, 5, 7]

# 找出100之內的可以被3整除的正整數
list_k = list(range(3,100,3)) # list_k == [3, 6, 9, ..., 96, 99]

2）擴充列表：

用append()方法，在列表尾部添加單個新元素。

用insert()方法，在列表中指定位置添加元素。

用 「+」 運算符，將兩個列表拼接出一個新列表。

用extend()方法，在一個列表後面拼接進另外一個列表。

# 如下分別添加2個元素
list_a = []
list_a.append('happy')  # list_a == ['happy']
list_a.insert(0, 'very') # list_a == ['very', 'happy']

# 如下兩種擴充列表方式
list_1 = ['I', 'am']
list_2 = ['very', 'happy']
list_3 = list_1 + list_2  # 新列表 list_3 == ['I', 'am', 'very', 'happy']
list_1.extend(list_2)  # 原列表1擴充，list_1 == ['I', 'am', 'very', 'happy']

3）刪減列表與銷燬列表：

用del list[m] 語句，刪除指定索引m處的元素。

用remove()方法，刪除指定值的元素（第一個匹配項）。

用pop()方法，取出並刪除列表末尾的單個元素。

用pop(m)方法，取出並刪除索引值爲m的元素。

用clear()方法，清空列表的元素。（杯子還在，水倒空了）

用del list 語句，銷燬整個列表。（杯子和水都沒有了）

# 如下4種刪除列表元素方式
list_1 = list_2 = list_3 = list_4 = ['I', 'am', 'very', 'happy']
del list_1[0]  # list_1 == ['am', 'very', 'happy']
list_2.remove('I') # list_2 == ['am', 'very', 'happy']
list_3.pop()  # list_3 == ['I', 'am', 'very']
list_4.pop(0)  # list_4 == ['am', 'very', 'happy']

# 清空與銷燬
list_a = [1, 2, 3]
list_b = [1, 2, 3]
list_b.clear()   # list_b == []
del list_a  # 沒有list_a了，再使用則會報錯

4）列表切片：

基本含義：從第i位索引發，向右取到後n位元素爲止，按m間隔過濾

基本格式：[i : i+n : m] ；i 是切片的起始索引值，爲列表首位時可省略；i+n 是切片的結束位置，爲列表末位時可省略；m 能夠不提供，默認值是1，不容許爲0，當m爲負數時，列表翻轉。注意：這些值均可以大於列表長度，不會報越界。

li = [1, 4, 5, 6, 7, 9, 11, 14, 16]

# 如下寫法均可以表示整個列表，其中 X >= len(li)
li[0:X] == li[0:] == li[:X] == li[:] == li[::] == li[-X:X] == li[-X:]

li[1:5] == [4,5,6,7] # 從1起，取5-1位元素
li[1:5:2] == [4,6] # 從1起，取5-1位元素，按2間隔過濾
li[-1:] == [16] # 取倒數第一個元素
li[-4:-2] == [9, 11] # 從倒數第四起，取-2-(-4)=2位元素
li[:-2] == li[-len(li):-2] == [1,4,5,6,7,9,11] # 從頭開始，取-2-(-len(li))=7位元素

# 注意列表先翻轉，再截取
li[::-1] == [16,14,11,9,7,6,5,4,1] # 翻轉整個列表
li[::-2] == [16,11,7,5,1] # 翻轉整個列表，再按2間隔過濾
li[:-5:-1] == [16,14,11,9] # 翻轉整個列表，取-5-(-len(li))=4位元素
li[:-5:-3] == [16,9] # 翻轉整個列表，取-5-(-len(li))=4位元素，再按3間隔過濾

li[::0]  # 報錯（ValueError: slice step cannot be zero）

5) 其它操做：

用len()方法，統計所有元素的個數。

用count()方法，統計指定值的元素的個數。

用max()方法，統計元素中的最大值（要求元素類型相同；數字類型直接比較，其它類型比較id）

用min()方法，統計元素中的最小值（要求元素類型相同；數字類型直接比較，其它類型比較id）

用index()方法，查找指定值的元素的索引位置（第一個匹配項）。

用reverse()方法，翻轉列表中的元素。

用copy()方法，淺拷貝並生成新的列表。

用deepcopy()方法，深拷貝並生成新的列表。

用sort()方法，在原列表基礎上進行排序。

用sorted()方法，將新列表基礎上對原列表的元素進行排序。

list_1 = [2018, 10, '2018-10-1', ['hi', 1, 2], (33, 44)]
len(list_1) == 5
list_1.count(10) == 1 # 元素10的數量爲1
list_1.index(10) == 1 # 元素10的索引爲1
list_1.reverse() # list_1 == [(33, 44), ['hi', 1, 2], '2018-10-1', 10, 2018]


# 比較淺拷貝與深拷貝
import copy
list_a = [2018, 10, '2018-10-1', ['hi', 1, 2], (33, 44)]
list_b = ['hi', 1, 2]
list_c = list_a.copy() # list_c == [2018, 10, '2018-10-1', ['hi', 1, 2], (33, 44)]
list_d = copy.deepcopy(list_a) # list_d == [2018, 10, '2018-10-1', ['hi', 1, 2], (33, 44)]
# 改變原列表中的可變對象元素
list_a[3].append('new') # list_a == [2018, 10, '2018-10-1', ['hi', 1, 2, 'new'], (33, 44)]
# 淺拷貝中的可變對象會隨原列表變化而變化
list_c == [2018, 10, '2018-10-1', ['hi', 1, 2, 'new'], (33, 44)]
# 深拷貝中的可變對象不會隨原列表變化而變化
list_d == [2018, 10, '2018-10-1', ['hi', 1, 2], (33, 44)]


# 比較sort() 與 sorted()
list_1 = list_2 = [2,1,4,6,5,3]
list_1.sort() # 原列表變化：list_1 == [1,2,3,4,5,6]
list_3 = sorted(list_2) # 原列表不變：list_2 == [2,1,4,6,5,3]; list_3 == [1,2,3,4,5,6]

Python列表索引爲什麼從0始？

權威解釋來自Guido van Rossum（Python之父）的博文：《Why Python uses 0-based indexing》

一句話總結：索引從0開始，切片用法很優雅。

翻譯精華以下：

我決定在Python中使用0-based索引方式的一個緣由，就是切片語法(slice notation)。

讓咱們來先看看切片的用法。可能最多見的用法，就是「取前n位元素」或「從第i位索引發，取後n位元素」(前一種用法，其實是i==起始位的特殊用法)。若是這兩種用法實現時能夠不在表達式中出現難看的+1或-1，那將會很是的優雅。

使用0-based的索引方式、半開區間切片和缺省匹配區間的話（Python最終採用這樣的方式），上面兩種情形的切片語法就變得很是漂亮：a[:n]和a[i:i+n]，前者是a[0:n]的縮略寫法。

若是使用1-based的索引方式，那麼，想讓a[:n]表達「取前n個元素」的意思，你要麼使用閉合區間切片語法，要麼在切片語法中使用切片起始位和切片長度做爲切片參數。半開區間切片語法若是和1-based的索引方式結合起來，則會變得不優雅。而使用閉合區間切片語法的話，爲了從第i位索引開始取後n個元素，你就得把表達式寫成a[i:i+n-1]。

……

特別是當兩個切片操做位置鄰接時，第一個切片操做的終點索引值是第二個切片的起點索引值時，太漂亮了，沒法捨棄。例如，你想將一個字符串以i，j兩個位置切成三部分，這三部分的表達式將會是a[:i]，a[i:j]和a[j:]。

其它編程語言的索引？

索引從0開始的編程語言：C、C++、Python、Java、PHP、Ruby、Javascript...

索引從1開始的編程語言：ABC、Matlab、VB、易語言、大部分shell語言...

索引從其它值開始的編程語言：Pascal、Lua...

還有像表示星期、月份等序列結構的數據，各類編程語言也劃分紅了不一樣陣營。

它們出於何種考慮？

C語言：索引從0開始，能夠大大提高內存尋址計算的效率，詳細分析參考《C語言數組元素下標爲什麼從0開始》

大部分shell語言：大多數是從1開始，來源參考stackexchange這篇問答

Pascal、Lua：默認從1開始，但支持改變起始索引值，緣由聽說是對非專業的開發者更友好，來源參考這篇知乎問答

以上列舉的緣由是最審慎的、體面的解釋，話題應該到此終結，由於「索引應該從幾開始最好」這個問題的破壞性不亞於「哪一種編程語言是最好的」......

優雅漂亮的結尾：生成器表達式

列表生成式是一種漂亮優雅的東西，然而它有一個致命的缺點：它一次性把全部元素加載到內存中，當列表過長的時候，便會佔據過多的內存資源，並且，咱們一般僅須要使用少數的元素，這樣未使用的元素所佔據的絕大部分的內存，就成了沒必要要的支出。

生成器是一種更高級更優雅的東西，它使用「懶加載」的原理，並不生成完整的列表，而是迭代地、即時地、按需地生成元素，這樣不只能極大地節省內存空間，並且，在理論上，它能夠生成一個無窮大的列表！

大多數生成器是以函數來實現的，然而，它並不返回（return）一個值，而是生成（yield）一個值，並掛起程序。而後，經過next()方法生成並立刻返回一個元素，或者經過for循環，逐一輩子成和返回所有元素。

next()效率過低，且調用次數越界時會拋出StopIteration的異常，而for循環會自動捕捉這個異常，並中止調用，因此使用更佳。

# 計算斐波那契數列的生成器
def fibon(n):
a = b = 1
for i in range(n):
yield a  # 使用yield
a, b = b, a + b

# 計算前1000000個數，經過next()函數，按順序每次生成一個數
g = fibon(1000000)
next(g)  # 1
next(g)  # 1
next(g)  # 2
next(g)  # 3
next(g)  # 5
# 以此類推，但若調用超過1000000次，就會報異常StopIteration

# 計算前1000000個數，經過for循環逐一打印生成數
for x in fibon(1000000):
print(x)

生成器表達式與列表生成式極其形似，只是把[]改爲了()，但背後的原理大不相同。

l = [x*2 for x in range(5)]  # 列表生成式，4之內整數的2倍數
g = (x*2 for x in range(5))  # 生成器表達式
type(l)   # 結果：<type 'list'>
type(g)   # 結果：<type 'generator'>

print(l)  # 結果：[0,2,4,6,8]
print(g)  # 結果：<generator object at 0x000002173F0EBC50>
next(g)   # 0
next(g)   # 2
next(g)   # 4
next(g)   # 6
next(g)   # 8
next(g)   # Traceback (most recent call last): ....StopIteration

for x in g:
print(x, end=' ')  # 結果：0 2 4 6 8

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