Python 列表List常見操做和錯誤總結

1、列表的輸入

即從控制檯讀取輸入，而後建立列表。

一、一維列表建立常見的方法有：

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# 從控制檯讀取輸入內容
s = input('Enter the numbers separated by spaces:')
# 用split()函數提取字符串s中被空格分隔的條目並返回列表中的條目
items = s.split()
# 遍歷items，而後將每一個條目轉換成數字建立列表
lst = [eval(x) for x in items]
複製代碼

固然，能夠進一步簡化成下面這樣：

items = input('Enter the numbers separated by spaces:').split()
lst = [eval(x) for x in items]
複製代碼

其中第二句，在列表裏用到了列表解析式，這是很是Pythonic的寫法，酷炫！

二、二維列表的輸入和建立

二維列表複雜一些，能夠以矩陣來輔助理解二維列表。像點的座標這類的數據，有x和y座標，最適合用二維列表。它的建立和輸出能夠經過下面的方式。

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def main():
    matrix = []
    # 給定矩陣的行和列
    numberOfRow = eval(input('Enter the row of the matrix:'))
    numberOfColumn = eval(input('Enter the column of the matrix:'))

    for row in range(numberOfRow):
        # 先將空行添加到二維列表中
        matrix.append([])
        for column in range(numberOfColumn):
            value = eval(input('Enter an element and press enter:'))
            # 再將每一個值填充到每行的相應的每一列中
            matrix[row].append(value)
    
    # 直接迭代列表，訪問其元素並輸出
    for row in matrix:
        for value in row:
            print(value, end = ' ')
        print()

    print('-----------------------')
    # 還能夠迭代列表的下標，再經過下標輸出對應的元素
    for row in range(len(matrix)):
        for column in range(len(matrix[row])):
            print(matrix[row][column], end = ' ')
        print()
    #print(matrix)
main()
複製代碼

三、從控制檯讀取一行數據建立二維列表

這是在作矩陣加法和矩陣乘法習題時學到的。建立矩陣的過程很是巧妙。其代碼以下：

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def getMatrix():
    s = input('Enteh the numbers separated by space:')
    items = s.split()
    matrix = []
    for i in range(3):
        lst = [eval(items[j]) for j in range(i * 3, i * 3 +3)]
        matrix.append(lst)
    return matrix
複製代碼

前邊4行很簡單，就是從控制檯讀取一行數字，而後分割提取條目到items裏面。而後建立一個空列表matrix。關鍵在於後面的for循環。這個循環將items列表裏的數據循環添加到matrix中，建立一個二維列表。它是如何作到的呢？習題明確說明這是3*3矩陣，因此matrix有9個元素。從控制檯讀取9個元素，如何將它們分配到3行3列的列表中呢？

思路是，首先咱們建立一個列表lst，而後每循環一次，將這個列表lst添加到矩陣matrix中，這樣就是一個二維列表了。只是每一行列表中沒有元素。

lst = []
matrix.append(lst)
複製代碼

而後，將讀取的數據添加到每一行列表中。3*3矩陣，每一行應該是3個數字。因此列表lst中每一個元素都是items的元素 eval(items[j])。因爲items中第0、三、6個元素是矩陣matrix的第一列，因此對於每一行來講，循環起始的位置應該是：i * 3 ，而後終止於 i * 3 + 3。列表解析式以下：

eval(items[j]) for j in range(i * 3, i * 3 +3)
複製代碼

這樣就完成了整個讀取、賦值、建立列表工做。很是的巧妙。

四、接着3來說這個矩陣的乘法

我作了這個習題，可是遇到了一個問題。就是我矩陣A乘以矩陣B，獲得矩陣C，我用不一樣的方法初始化了矩陣C，運行結果卻一個正確一個錯誤。然而debug顯示矩陣C的初始化結果是同樣的，這就奇了怪了。完整代碼以下：

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# 矩陣的乘法

# 讀取一行輸入，轉換成矩陣
def getMatrix():
    s = input('Enteh the numbers separated by space:')
    items = s.split()
    matrix = []
    for i in range(3):
        lst = [eval(items[j]) for j in range(i * 3, i * 3 +3)]
        matrix.append(lst)
    return matrix

# 矩陣相乘
def matrixMultiply(m1, m2):
    # 定義乘法後的結果矩陣
    result = []
    ##########################################################
    # 因爲之後要訪問其中元素，因此先初始化m*n 矩陣乘以n*p矩陣是m*p矩陣，
    # 因此result的行是m1的行result的列是m2的列
    # 先初始化每行元素，再將該行添加到result中
    ##########################################################
    lst = [0] * len(m2[0])
    for i in range(len(m1)):
        # result.append(lst)
        #這句獲得的result初值結果和下面這句是同樣的
        # 但是最終的計算結果爲何不同？
        result.append([x for x in lst])
    print(result)

    # 矩陣相乘，遍歷一個矩陣須要兩層循環，可是每一個元素相乘以後還要累加
    # 這個累加就還須要一層循環，因此要三層循環
    for i in range(len(result)):
        for j in range(len(result[0])):
            for k in range(len(m2)):
                result[i][j] += m1[i][k] * m2[k][j]
    return result

# 打印結果
def displayMatrix(m1, m2, result):
    for i in range(len(m1)):
        for j in range(len(m1[0])):
            print(format(m1[i][j], '.1f'), end = ' ')
        
        if i == len(m1) // 2:
            print(' * ', end = '')
        else:
            print(' ', end = '')

        for j in range(len(m2[0])):
            print(format(m2[i][j], '.1f'), end = ' ')

        if i == len(m2) // 2:
            print(' = ', end = '')
        else:
            print(' ', end = '')
        
        for j in range(len(result[0])):
            print(format(result[i][j], '.1f'), end = ' ')

        print()

def main():
    matrix1 = getMatrix()
    matrix2 = getMatrix()
    result = matrixMultiply(matrix1, matrix2)
    displayMatrix(matrix1, matrix2, result)

main()
複製代碼

其中，在multiplyMatrix(m1, m2)這個函數中，若是對矩陣result的初始化方法不一樣，獲得的結果大相徑庭，。例如：初始化result採用下面的語句：

''' 遇到問題沒人解答？小編建立了一個Python學習交流QQ羣：857662006 尋找有志同道合的小夥伴，互幫互助, 羣裏還有不錯的視頻學習教程和PDF電子書！ '''
# 矩陣相乘
def matrixMultiply(m1, m2):
    # 定義乘法後的結果矩陣
    result = []
    lst = [0] * len(m2[0])

    for i in range(len(m1)):
        # result.append(lst)
        #這句獲得的result初值結果和下面這句是同樣的
        # 但是最終的計算結果爲何不同？
        result.append([x for x in lst])
    print(result)
複製代碼

運行結果以下：

[[0, 0, 0], [0, 0, 0], [0, 0, 0]]
1.0  2.0  3.0       0.0  2.0  4.0       5.3  23.9  24.0  
4.0  5.0  6.0    *  1.0  4.5  2.2    =  11.6  56.3  58.2  
7.0  8.0  9.0       1.1  4.3  5.2       17.9  88.7  92.4  
複製代碼

這個結果是正確的。可是multiplyMatrix(m1, m2)函數中，result的初始化採用以下寫法，則結果倒是徹底錯的：

''' 遇到問題沒人解答？小編建立了一個Python學習交流QQ羣：857662006 尋找有志同道合的小夥伴，互幫互助, 羣裏還有不錯的視頻學習教程和PDF電子書！ '''
# 矩陣相乘
def matrixMultiply(m1, m2):
    # 定義乘法後的結果矩陣
    result = []
    lst = [0] * len(m2[0])

    for i in range(len(m1)):
        result.append(lst)
        #這句獲得的result初值結果和下面這句是同樣的
        # 但是最終的計算結果爲何不同？
        #result.append([x for x in lst])
    print(result)
複製代碼

運行結果以下：

[[0, 0, 0], [0, 0, 0], [0, 0, 0]]
1.0  2.0  3.0       0.0  2.0  4.0       34.8  168.9  174.6  
4.0  5.0  6.0    *  1.0  4.5  2.2    =  34.8  168.9  174.6  
7.0  8.0  9.0       1.1  4.3  5.2       34.8  168.9  174.6 
複製代碼

運行結果也顯示了，result的初始值都是0，根本沒錯，之後的計算更不會錯，但是結果爲何會這樣？我始終想不明白。今天記錄下來，再想一想或者問問別人吧。

四、列表初始化易錯點

二維列表的操做複雜，並且有一個下標溢出的錯誤很是容易犯。最關鍵的是寫完代碼運行報錯，雖然知道是下標溢出，可是就是不知道錯哪。讓我很是鬱悶。到我寫下這段文字，我至少已經犯了3次這樣的錯誤，每次都是調試很久，想了很久才猛地想起我錯在哪。因此這裏我必定要特別的指出來，好比在下面這段代碼裏：

矩陣的加法：

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# 矩陣相加
def addMatrix(a, b):
    matrix = []
    for i in range(len(a)):
        for j in range(len(a[i])):
            matrix[i][j] = a[i][j] + b[i][j]
    return matrix
複製代碼

運行後系統會報錯：

根據其提示信息能夠看出，是下標溢出錯誤。可個人變量i和j是絕對不會超出範圍的，怎麼會溢出呢？我百思不得其解。後來猛地明白了緣由所在。問題就在這兩句上：

matrix = []
matrix[i][j] = a[i][j] + b[i][j]
複製代碼

matrix開始是個空列表。裏面什麼都沒有，那下面我怎麼能經過下標來訪問matrix中的元素呢？！！！！因此，當我訪問行爲 i 列爲 j 的元素時，系統就必定會報錯，並且必定是下標溢出錯誤。這就是緣由所在。其實真正的語句應該是將兩個值相加的結果，添加到空列表matrix中！因此應該用列表的 append()方法。改寫以下：

# 矩陣相加
def addMatrix(a, b):
    matrix = []
    for i in range(len(a)):
        # 每次循環給matrix賦一個初值，一個空列表
        matrix.append([])
        for j in range(len(a[i])):
            matrix[i].append(a[i][j] + b[i][j]) 
    return matrix
複製代碼

這樣就行了。

進入列表實際上就已經接觸到了數據結構和算法了。