Python-列表学习笔记（完）

列表

列表：用于存储任意数目、任意类型的数据集合。

列表的创建

1. 基本语法[]创建

a = [1, 'jack', True, 100]
b = []

2. list()创建

使用list()可以将任何可迭代的数据转化成列表

a = list()  # 创建一个空列表
b = list(range(5))  # [0, 1, 2, 3, 4]
c = list('nice')  # ['n', 'i', 'c', 'e']

3. 通过range()创建整数列表

range()可以帮助我们非常方便的创建整数列表，这在开发中及其有用。语法格式为：range([start,]end[,step])

start参数：可选，表示起始数字。默认是0。

end参数：必选，表示结尾数字。

step参数：可选，表示步长，默认为1。

python3中range()返回的是一个range对象，而不是列表。我们需要通过list()方法将其转换成列表对象。

a = list(range(-3, 2, 1))  # [-3, -2, -1, 0, 1]
b = list(range(2, -3, -1))  # [2, 1, 0, -1, -2] 

4. 列表推导式

a = [i * 2 for i in range(5) if i % 2 == 0]  # [0, 4, 8]

points = [(x, y) for x in range(0, 2) for y in range(1, 3)]
print(points)  # [(0, 1), (0, 2), (1, 1), (1, 2)]

列表元素的增加

当列表增加和删除元素时，列表会自动进行内存管理，大大减少了程序员的负担。但这个特点涉及列表元素的大量移动，效率较低。除非必要，我们一般只在列表的尾部添加元素或删除元素，这会大大提高列表的操作效率。

• append()

>>>a = [20,40]
>>>a.append(80)
>>>a
[20,40,80]

• +运算符

并不是真正的尾部添加元素，而是创建新的列表对象；将原列表的元素和新列表的元素依次复制到新的列表对象中。这样，会涉及大量的复制操作，对于操作大量元素不建议使用。

>>> a = [3, 1, 4]
>>> b = [4, 2]
>>> a + b
[3, 1, 4, 4, 2]

• extend()

将目标列表的所有元素添加到本列表的尾部，属于原地操作，不创建新的列表对象。

>>> a = [3, 2]
>>> a.extend([4, 6])
>>> a
[3, 2, 4, 6]

• insert()

使用insert()方法可以将指定的元素插入到列表对象的任意指定位置。这样会让插入位置后面所有的元素进行移动，会影响处理速度。涉及大量元素时，尽量避免使用。类似发生这种移动的函数还有：remove()、pop()、del()，它们在删除非尾部元素时也会发生操作位置后面元素的移动。

>>> a = [2, 5, 8]
>>> a.insert(1, 'jack')
>>> a
[2, 'jack', 5, 8]

• 乘法

使用乘法扩展列表，生成一个新列表，新列表元素时原列表元素的多次重复。

>>> a = [4, 5]
>>> a * 3
[4, 5, 4, 5, 4, 5]

适用于乘法操作的，还有：字符串、元组。

列表元素的删除

• del()

删除列表指定位置的元素。

>>> a = [2, 3, 5, 7, 8]
>>> del a[1]
>>> a
[2, 5, 7, 8]

• pop()

删除并返回指定位置元素，如果未指定位置则默认操作列表最后一个元素。

>>> a = [3, 6, 7, 8, 2]
>>> b = a.pop()
>>> b
2
>>> c = a.pop(1)
>>> c
6

• remove()

删除首次出现的指定元素，若不存在该元素抛出异常。

>>> a=[10,20,30,40,50,20,30,20,30]
>>> a.remove(20)
>>> a
[10, 30, 40, 50, 20, 30, 20, 30]

• clear()

清空一个列表。

a = [3, 6, 7, 8, 2]
a.clear()
print(a)  # []

列表元素的访问

• 通过索引直接访问元素

>>> a = [2, 4, 6]
>>> a[1]
4

• index()获得指定元素在列表中首次出现的索引

index()可以获取指定元素首次出现的索引位置。语法是：index(value,[start,[end]])。其中，start和end指定了搜索的范围。

>>> a = [10, 20, 30, 40, 50, 20, 30, 20, 30]
>>> a.index(20)
1
>>> a.index(20, 3)
5
>>> a.index(20, 6, 8)
7

列表元素出现的次数

返回指定元素在列表中出现的次数。

>>> a = [10, 20, 30, 40, 50, 20, 30, 20, 30]
>>> a.count(20)
3

切片（slice）

[起始偏移量start:终止偏移量end[:步长step]]

• 三个量为正数的情况下

操作和说明	示例	结果
[:] 提取整个列表	[10, 20, 30][:]	[10, 20, 30]
[start:] 从start索引开始到结尾	[10, 20, 30][1:]	[20, 30]
[:end] 从头开始到 end-1	[10, 20, 30][:2]	[10, 20]
[start:end] 从 start 到 end-1	[10, 20, 30, 40][1:3]	[20, 30]
[start:end:step] 从 start 提取到 end-1，步长是step	[10, 20, 30, 40, 50, 60, 70][1:6:2]	[20, 40, 60]

• 三个量为负数的情况

示例	说明	结果
[10, 20, 30, 40, 50, 60, 70][-3:]	倒数三个	[50, 60, 70]
[10, 20, 30, 40, 50, 60, 70][-5:-3]	倒数第五个至倒数第四个	[30, 40]
[10,20,30,40,50,60,70][::-1]	逆序	[70,60,50,40,30,20,10]

t1 = [11, 22, 33, 44, 55, 66, 77, 88, 99]
print(t1[100:])  # []
print(t1[0:-1])  # [11, 22, 33, 44, 55, 66, 77, 88]

print(t1[1:5:-1])  # []
print(t1[-1:-5:-1])  # [99, 88, 77, 66]

print(t1[-5:-1:-1])  # []


print(t1[5:-1:-1])  # []

print(t1[::-1])  # [99, 88, 77, 66, 55, 44, 33, 22, 11]

# 注意以下两个
print(t1[3::-1])  # [44, 33, 22, 11]
print(t1[3::1])  # [44, 55, 66, 77, 88, 99]

列表的排序

• 修改原列表，不创建新列表的排序

a = [3, 2, 8, 4, 6]
print(id(a))  # 2180873605704
a.sort()  # 默认升序
print(a)  # [2, 3, 4, 6, 8]
print(id(a))  # 2180873605704

a.sort(reverse=True)
print(a)  # [8, 6, 4, 3, 2]

# 将序列的所有元素随机排序
import random
b = [3, 2, 8, 4, 6]
random.shuffle(b)
print(b)  # [4, 3, 6, 2, 8]

• 创建新列表的排序

通过内置函数sorted()进行排序，这个方法返回新列表，不对原列表做修改。

a = [3, 2, 8, 4, 6]
b = sorted(a)  # 默认升序
c = sorted(a, reverse=True)  # 降序
print(b)  # [2, 3, 4, 6, 8]
print(c)  # [8, 6, 4, 3, 2]

• 冒泡排序

list1 = [34,54,6,5,65,100,4,19,50,3]

#冒泡排序，以升序为例

#外层循环：控制比较的轮数
for i in range(len(list1) - 1):
    #内层循环：控制每一轮比较的次数，兼顾参与比较的下标
    for j in range(len(list1) - 1 - i):
        #比较：只要符合条件则交换位置，
        # 如果下标小的元素 > 下标大的元素，则交换位置
        if list1[j] < list1[j + 1]:
            list1[j],list1[j + 1] = list1[j + 1],list1[j]
print(list1)

• 选择排序

li = [17, 4, 77, 2, 32, 56, 23]

# 外层循环：控制比较的轮数
for i in range(len(li) - 1):
    # 内层循环：控制每一轮比较的次数
    for j in range(i + 1, len(li)):
        # 如果下标小的元素>下标大的元素，则交换位置
        if li[i] > li[j]:
            li[i], li[j] = li[j], li[i]
print(li)

列表元素的查找

• 顺序查找

# 顺序查找

# 1.需求：查找指定元素在列表中的位置
list1 = [5, 6, 5, 6, 24, 17, 56, 4]
key = 6
for i in range(len(list1)):
    if key == list1[i]:
        print("%d在列表中的位置为：%d" % (key,i))

# 2.需求：模拟系统的index功能，只需要查找元素在列表中第一次出现的下标，如果查找不到，打印not found
# 列表.index(元素)，返回指定元素在列表中第一次出现的下标
list1 = [5, 6, 5, 6, 24, 17, 56, 4]
key = 10
for i in range(len(list1)):
    if key == list1[i]:
        print("%d在列表中的位置为：%d" % (key,i))
        break
else:
    print("not found")

# 3.需求：查找一个数字列表中的最大值以及对应的下标
num_list = [34, 6, 546, 5, 100, 16, 77]
max_value = num_list[0]
max_index = 0
for i in range(1, len(num_list)):
    if num_list[i] > max_value:
        max_value = num_list[i]
        max_index = i
print("最大值%d在列表中的位置为：%d" % (max_value,max_index))

# 4.需求：查找一个数字列表中的第二大值以及对应的下标
num_list = [34, 6, 546, 5, 100, 546, 546, 16, 77]
# 备份
new_list = num_list.copy()

# 升序排序
for i in range(len(new_list) - 1):
    for j in range(len(new_list) - 1 - i):
        if new_list[j] > new_list[j + 1]:
            new_list[j],new_list[j + 1] = new_list[j + 1],new_list[j]
print(new_list)

# 获取最大值
max_value = new_list[-1]

# 统计最大值的个数
max_count = new_list.count(max_value)

# 获取第二大值
second_value = new_list[-(max_count + 1)]

# 查找在列表中的位置:顺序查找
for i in range(len(num_list)):
    if second_value == num_list[i]:
        print("第二大值%d在列表中的下表为:%d" % (second_value,i))

• 二分法查找

# 二分法查找的前提：有序
li = [45, 65, 7, 67, 100, 5, 3, 2, 35]

# 升序
new_li = sorted(li)
key = 100

# 定义变量，表示索引的最小值和最大值
left = 0
right = len(new_li) - 1

# left和right会一直改变
# 在改变过程中，直到left==right
while left <= right:
    # 计算中间下标
    middle = (left + right) // 2

    # 比较
    if new_li[middle] < key:
        # 重置left的值
        left = middle + 1
    elif new_li[middle] > key:
        # 重置right的值
        right = middle - 1
    else:

        print(f'key的索引为{li.index(new_li[middle])}')
        break
else:
    print('查找的key不存在')

列表的其他方法

• reverse()

用于列表中数据的逆序排列。

a = [3, 2, 8, 4, 6]
a.reverse()
print(a)  # [6, 4, 8, 2, 3]

• copy()

复制列表，属于浅拷贝。

a = [3, 6, 7, 8, 2]
b = a.copy()
print(b)  # [3, 6, 7, 8, 2]

列表相关的内置函数

• max()和min()

返回列表中的最大值和最小值

a = [3, 2, 8, 4, 6]
print(max(a))  # 8
print(min(a))  # 2

• sum()

对数值型列表的所有元素进行求和操作，对非数值型列表运算则会报错。

a = [3, 2, 8, 4, 6]
print(sum(a))  # 23