python基础(序列、索引、切片、步长)

1.数据结构

数据结构是以某种方式(如通过编号)组合起来的数据元素(如数、字符乃至其他数据结构)集合。在Python中,最基本的数据结构为序列(sequence)。序列中的每个元素都有编号,即其位置或索引,其中第一个元素的索引为0,第二个元素的索引为1,依此类推。在有些编程语言中,从1开始给序列中的元素编号,但从0开始指出相对于序列开头的偏移量。这显得更自然,同时可回绕到序列末尾,用负索引表示序列末尾元素的位置。

2.序列

元组是一种特殊的序列,类似于列表,列表和元组的主要不同在于,列表是可以修改的,而元组不可以。

这意味着列表适用于需要中途添加元素的情形,而元组适用于出于某种考虑需要禁止修改序列的情形。禁止修改序列通常出于技术方面的考虑,与Python的内部工作原理相关,这也是有些内置函数返回元组的原因所在。在你自己编写程序时,几乎在所有情况下都可使用列表来代替元组。一种例外情况是将元组用作字典键。

在需要处理一系列值时,序列很有用。在数据库中,你可能使用序列来表示人,其中第一个元素为姓名,而第二个元素为年龄。如果使用列表来表示(所有元素都放在方括号内,并用逗号隔开),将类似于下面这样:
>>> edward = ['Edward Gumby', 42] 
序列还可包含其他序列,因此可创建一个由数据库中所有人员组成的列表:
>>> edward = ['Edward Gumby', 42] 

>>> john = ['John Smith', 50] 
>>> database = [edward, john] 
>>> database 
[['Edward Gumby', 42], ['John Smith', 50]]

有几种操作适用于所有序列,包括索引、切片、相加、相乘和成员资格检查。另外,Python还提供了一些内置函数,可用于确定序列的长度以及找出序列中最大和最小的元素。

3. 索引
序列中的所有元素都有编号——从0开始递增。你可像下面这样使用编号来访问各个元素:
>>> greeting = 'Hello' 
>>> greeting[0] 
'H' 

字符串就是由字符组成的序列。索引0指向第一个元素,这里为字母H。不同于其他一些语言,Python没有专门用于表示字符的类型,因此一个字符就是只包含一个元素的字符串。

这称为索引(indexing)。你可使用索引来获取元素。这种索引方式适用于所有序列。当你使用负数索引时,Python将从右(即从最后一个元素)开始往左数,因此1是最后一个元素的位置。
>>> greeting[-1] 
'o' 

对于字符串字面量(以及其他的序列字面量),可直接对其执行索引操作,无需先将其赋给变量。这与先赋给变量再对变量执行索引操作的效果是一样的。
>>> 'Hello'[1] 
'e

如果函数调用返回一个序列,可直接对其执行索引操作。例如,如果你只想获取用户输入的年份的第4位,可像下面这样做:
>>> fourth = input('Year: ')[3] 
Year: 2005 
>>> fourth 
'5' 

4. 切片
除使用索引来访问单个元素外,还可使用切片(slicing)来访问特定范围内的元素。为此,可使用两个索引,并用冒号分隔:
>>> tag = '<ahref="http://www.python.org">Python web site</a>' 
>>> tag[9:30] 
'http://www.python.org' 
>>> tag[32:-4] 
'Python web site'
如你所见,切片适用于提取序列的一部分,其中的编号非常重要:第一个索引是包含的第一个元素的编号,但第二个索引是切片后余下的第一个元素的编号。请看下面的示例:
>>> numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10] 
>>> numbers[3:6] [4, 5, 6] 
>>> numbers[0:1] [1]
简而言之,你提供两个索引来指定切片的边界,其中第一个索引指定的元素包含在切片内,但第二个索引指定的元素不包含在切片内。


1). 绝妙的简写
假设你要访问前述数字列表中的最后三个元素,显然可以明确地指定这一点。
>>> numbers[7:10] 
[8, 9, 10]
在这里,索引10指的是第11个元素:它并不存在,但确实是到达最后一个元素后再前进一步所处的位置。明白了吗?如果要从列表末尾开始数,可使用负数索引。
>>> numbers[-3:-1] 
[8, 9]
然而,这样好像无法包含最后一个元素。如果使用索引0,即到达列表末尾后再前进一步所处的位置,结果将如何呢?
>>> numbers[-3:0] 
[] 
结果并不是你想要的。事实上,执行切片操作时,如果第一个索引指定的元素位于第二个索引指定的元素后面(在这里,倒数第3个元素位于第1个元素后面),结果就为空序列。好在你能使用一种简写:如果切片结束于序列末尾,可省略第二个索引。
>>> numbers[-3:] 
[8, 9, 10]
同样,如果切片始于序列开头,可省略第一个索引。
>>> numbers[:3] 
[1, 2, 3]
 
实际上,要复制整个序列,可将两个索引都省略。
>>> numbers[:] 
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

2). 更大的步长
执行切片操作时,你显式或隐式地指定起点和终点,但通常省略另一个参数,即步长。在普通切片中,步长为1。这意味着从一个元素移到下一个元素,因此切片包含起点和终点之间的所有元素。
>>> numbers[0:10:1] 
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
在这个示例中,指定了另一个数。你可能猜到了,这显式地指定了步长。如果指定的步长大于1,将跳过一些元素。例如,步长为2时,将从起点和终点之间每隔一个元素提取一个元素。
>>> numbers[0:10:2] 
[1, 3, 5, 7, 9] 
numbers[3:6:3] 
[4] 
显式地指定步长时,也可使用前述简写。例如,要从序列中每隔3个元素提取1个,只需提供步长4即可。
>>> numbers[::4] 
[1, 5, 9]
当然,步长不能为0,否则无法向前移动,但可以为负数,即从右向左提取元素。
>>> numbers[8:3:-1] 
[9, 8, 7, 6, 5] 
>>> numbers[10:0:-2] 
[10, 8, 6, 4, 2] 
>>> numbers[0:10:-2]          步长为负数时,第一个索引必须比第二个索引大。否则无法取值
[] 
>>> numbers[::-2] 
[10, 8, 6, 4, 2]

>>> numbers[5::-2] 
[6, 4, 2] 
>>> numbers[:5:-2] 
[10, 8]
在这种情况下,要正确地提取颇费思量。如你所见,第一个索引依然包含在内,而第二个索引不包含在内。步长为负数时,第一个索引必须比第二个索引大。当你省略起始和结束索引时:步长为正数时,它从起点移到终点,而步长为负数时,它从终点移到起点。

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