列表让你能够在一个地方存储成组的信息,其中可以只包含几个元素,也可以包含数百万个元素。
列表是新手可直接使用的最强大的Python功能之一,它融合了众多重要的编程概念。
标题3.1 列表是什么
列表由一系列按特定顺序排列的元素组成。
你可以创建包含字母表中所有字母、数字0~9或所有家庭成员姓名的列表;也可以将任何东西加入列表中,其中的元素之间可以没有任何关系。
鉴于列表通常包含多个元素,给列表指定一个表示复数的名称(如letters、digits或names)是个不错的主意。
在Python中,用方括号([])来表示列表,并用逗号来分隔其中的元素。
下面是一个简单的列表示例,这个列表包含几种自行车:
bicycles.py
bicycles=['trek','cannondale','redline','specialized']
print(bicycles)
如果你让Python将列表打印出来,Python将打印列表的内部表示,包括方括号:
['trek','cannondale','redline','specialized']
鉴于这不是你要让用户看到的输出,下面来学习如何访问列表元素。
3.1.1访问列表元素
列表是有序集合,因此要访问列表的任何元素,只需将该元素的位置或索引告诉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,并将其放在方括号内。
例如.下面的代码从列表bicycles中提取第一款自行车:
bicycles=['tiek','cannondale','redline','specialized']
print(bicycles[0])
此处演示了访问列表元素的语法。当你请求获取列表元素时,Python只返回该元素,而不包
括方括号和引号:
trek
这正是你要让用户看到的结果-整洁、干净的输出。
你还可以对任何列表元素调用第2章介绍的字符串方法。例如,可使用方法title()让元素
'trek’的格式更整洁:
bicycles=['trek','cannondale','redline','specialized']
print(bicycles[o].title())
这个示例的输出与前一个示例相同,只是首字母T是大写的。
3.1.2 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。在大多数编程语言中都是如此,这与列
表操作的底层实现相关。 如果结果出乎意料,请看看你是否犯了简单的差一错误。
第二个列表元素的索引为1。 根据这种简单的计数方式,要访问列表的任何元素,都可将其
位置减1,并将结果作为索引。例如,要访问第四个列表元素,可使用索引3。
下面的代码访问索引1和3处的自行车:
bicycles=['trek','cannondale','redline','specialized']
print(bicycles[1])
print(bicycles[3])
这些代码返回列表中的第二个和第四个元素:
cannondale
specialized
Python为访问最后一个列表元素提供了一种特殊语法。通过将索引指定为-1,可让Python
回最后一个列表元素:
bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
print(bicycles[-1])
这些代码返回’specialized’。这种语法很有用,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。
这种约定也适用于其他负数索引,例如,索引-2返回倒数第二个列表元素,
索引-3返回倒数第三个列表元素,以此类推。
3.1.3 使用列表中的各个值
可像使用其他变量一样使用列表中的各个值。例如,你可以使用拼接根据列表中的值来创建消息。
下面来尝试从列表中提取第一款自行车,并使用这个值来创建一条消息:
bicycles ['trek','cannondale','redline','specialized']
message="My first bicycle was a"+bicycles[o].title()+"."
print(message)
我们使用bicycles[0]的值生成了一个句子,并将其存储在变量message中(见message=“My first bicycle was a”+bicycles[o].title()+".")。
输出是一个简单的句子,其中包含列表中的第一款自行车:
My first bicycle was a Trek.
来动手试一试吧
尝试编写一些简短的程序来完成下面的练习,以获得一些使用 Python 列表的第一手经验。
你可能需要为每章的练习创建一个文件夹,以整洁有序的方式存储为完成各章的练习而编写的程序。
3-1姓名: 将一些朋友的姓名存储在一个列表中,并将其命名为 names。 依次访问
该列表中的每个元素,从而将每个朋友的姓名都打印出来。
3-2 问候语: 继续使用练习3-1中的列表,但不打印每个朋友的姓名,而为每人打
印一条消息。每条消息都包含相同的问候语,但抬头为相应朋友的姓名。
3-3自己的列表: 想想你喜欢的通勤方式,如骑摩托车或开汽车,并创建一个包含
多种通勤方式的列表。
根据该列表打印一系列有关这些通勤方式的宣言,如“I would like to own a Honda motorcycle"
3.2 修改、添加和删除元素
你创建的大多数列表都将是动态的,这意味着列表创建后,将随着程序的运行增删元素。
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上时,都将其添加到列表中。
在整个游戏运行期间,外星人列表的长度将不断变化。
3.2.1 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,再指定该元素的新值。
例如,假设有一个摩托车列表,其中的第一个元素为’honda’,如何修改它的值呢?
motorcycles.py
➊motorcycles=['honda','yamaha','suzuki']
print(motorcycles)
➋ motorcycles[o]='ducati'
print(motorcycles)
我们首先定义一个摩托车列表,其中的第一个元素为’honda’(见➊)。接下来,我们将第一
个元素的值改为’ducati’(见➋)。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:
['honda','yamaha','suzuki']
['ducati','yamaha','suzuki']
你可以修改任何列表元素的值,而不仅仅是第一个元素的值。
3.2.2 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用户。
Python提供了多种在既有列表中添加新数据的方式。
1.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到列表末尾。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)
➊motorcycles.append('ducati')
print(motorcycles)
方法append()将元素’ducati’添加到丁列表末尾(见➊),而不影响列表中的其他所有元素:
['honda','yamaha','suzuki']
['honda','yamaha','suzuki','ducati']
方法append()让:动态地创建列表易如反掌,例如,你可以先创建一个空列表,再使用一系列的append()语句添加元素。
下面来创建一个空列表,再在其中添加元素’honda’,‘yamaha’和’suzuki’:
motorcycles=[]
motorcycles.append('honda')
motorcycles.append('yamaha')
motorcycles.append('suzuki')
print(motorcycles)
最终的列表与前述示例中的列表完全相同:
['honda','yamaha','suzuki']
这种创建列表的方式极其常见,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,可首先创建一个空列表,用于存储用户将要输人的值,然后将用户提供的每个新值附加到列表中。
2.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']
➊motorcycles.insert(0,'ducati')
print(motorcycles)
在这个示例中,值’ducati’被插入到了列表开头(见➊);方法insert()在索引o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:
['ducati','honda','yamaha','suzuki']
3.2.3 从列表中删除元素
你经常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
能要将其从存活的外星人列表中删除;当用户在你创建的Web应用中注销其账户时,你需要将该
用户从活跃用户列表中删除。 你可以根据位置或值来删除列表中的元素。
1.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)
➊del motorcycles[0]
print(motorcycles)
➊处的代码使用del删除了列表motorcycles中的第一个元素-‘honda’:
['honda','yamaha','suzuki']
['yamaha','suzuki']
使用de1可删除任何位置处的列表元素,条件是知道其索引。 下例演示了如何删除前述列表中的第二个元素-‘yamaha’:
motorcycles['honda','yamaha','suzuki']
print(motorcycles)
del motorcycles[1]
print(motorcycles)
下面的输出表明,已经将第二款摩托车从列表中删除了:
['honda','yamaha','suzuki']
['honda','suzuki']
在这两个示例中,使用del语句将值从列表中删除后,你就无法再访问它了。
2.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和y坐标,以便在相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,并将其加入到非活跃成员列表中。
方法pop()可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。
下面从列表motorcycles中弹出一款摩托车:
➊motorcycles=['honda','yamaha','suzuki']
print(motorcycles)
➋ popped_motorcycle=motorcycles.pop()
➌ print(motorcycles)
➍print(popped_motorcycle)
我们首先定义并打印了列表motorcycles(见➊).接下来,我们从这个列表中弹出一个值,
并将其存储到变量popped_motorcycle中(见➋).然后我们打印这个列表,以核实从其中删除了一个值(见➌)。
最后,我们打印弹出的值,以证明我们依然能够访问被删除的值(见➍)。
输出表明,列表末尾的值’suzuki’已删除,它现在存储在变量popped_motorcycle中:
['honda','yamaha','suzuki']
['honda','yamaha']
suzuki
方法pop()是怎么起作用的呢?假设列表中的摩托车是按购买时间存储的,就可使用方法pop()打印一条消息,指出最后购买的是哪款摩托车:
motorcycles=['honda','yamaha','suzuki']
last owned=motorcycles.pop()
print("The last motorcycle I owned was a"+last_owned.title()+".")
输出是一个简单的句子,指出了最新购买的是哪款摩托车:
The last motorcycle I owned was a Suzuki.
3.弹出列表中任何位置处的元素
实际上,你可以使用pop()来删除列表中任何位置的元素,只需在括号中指定要删除的元素
的索引即可。
motorcycles=['honda','yamaha',suzuki']
➊first owned=motorcycles.pop(0)
➋print('The first motorcycle I owned was a'+first_owned.title()+.)
首先,我们弹出了列表中的第一款摩托车(见➊),然后打印了一条有关这辆摩托车的消息(见➋)。
输出是一个简单的句子,描述了我购买的第一辆摩托车:
The first motorcycle I owned was a Honda.
别忘了,每当你使用pop()时,被弹出的元素就不再在列表中了。
如果你不确定该使用del语句还是pop()方法,下面是一个简单的判断标准:
如果你要从列表中删除一个元素,且不再以任何方式使用它,就使用del语句;
如果你要在删除元素后还能继续使用它,就使用方法pop().
4.根据值删除元素
有时候,你不知道要从列表中删除的值所处的位置。 如果你只知道要删除的元素的值,可使
用方法remove()。
例如,假设我们要从列表motorcycles中删除值’ducati’.
motorcycles=['honda','yamaha','suzuki','ducati']
print(motorcycles)
➊motorcycles.remove('ducati')
print(motorcycles)
➊处的代码让Python确定’ducati’出现在列表的什么地方,并将该元素删除:
['honda','yamaha','suzuki','ducati']
['honda','yamaha','suzuki']
使用remove()从列表中删除元素时,也可接着使用它的值。
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:
➊ motorcycles=['honda','yamaha','suzuki','ducati']
print(motorcycles)
➋ too_expensive='ducati'
➌motorcycles.remove(too_expensive)
print(motorcycles)
➍print("InA"+too_expensive.title()+"is too expensive for me.")
在➊ 处定义列表后,我们将值’ducati’存储在变量too expensive中(见➋)。
接下来,我们使用这个变量来告诉Python将哪个值从列表中删除(见➌)。
最后,值’ducati’已经从列表中删除但它还存储在变量too_expensive中(见➍),
让我们能够打印一条消息,指出将’ducati’从列砉mnotorcycles中删除的原因:
['honda','yamaha','suzuki','ducati']
['honda','yamaha','suzuki']
A Ducati is too expensive for me.
注意 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,就需要使用循环来判断是否删除了所有这样的值。
下面的练习比第2章的练习要复杂些,但让你有机会以前面介绍过的各种方式使用列表。
3-4嘉宾名单: 如果你可以邀请任何人一起共进晚餐(无论是在世的还是故去的),
你会邀请哪些人?请创建一个列表,其中包含至少3个你想邀请的人;然后,使用这个
列表打印消息,邀请这些人来与你共进晚餐。
3-5修改嘉宾名单: 你刚得知有位嘉宾无法赴约,因此需要另外邀请一位嘉宾。
►以完成练习3-4时编写的程序为基础,在程序末尾添加一条print语句,指出哪
位嘉宾无法赴约。
►修改嘉宾名单,将无法赴约的嘉宾的姓名替换为新邀请的嘉宾的姓名。
►再次打印一系列消息,向名单中的每位嘉宾发出邀请。
3-6添加嘉宾: 你刚找到了一个更大的餐桌,可容纳更多的嘉宾。 请想想你还想邀
请哪三位嘉宾。
►以完成练习3-4或练习3-5时编写的程序为基础,在程序末尾添加一条print语
句,指出你找到了一个更大的餐桌。
►使用insert()将一位新嘉宾添加到名单开头。
►使用insert()将另一位新嘉宾添加到名单中间。
►使用 append()将最后一位新嘉宾添加到名单末尾。
►打印一系列消息,向名单中的每位嘉宾发出邀请。
3-7缩减名单: 你刚得知新购买的餐桌无法及时送达,因此只能邀请两位嘉宾。
►以完成练习3-6时编写的程序为基础,在程序末尾添加一行代码,打印一条你只能邀请两位嘉宾共进晚餐的消息。
►使用 pop()不断地删除名单中的嘉宾,直到只有两位嘉宾为止。
每次从名单中弹出一位嘉宾时,都打印一条消息,让该嘉宾知悉你很抱歉,无法邀请他来共进晚餐。
►对于余下的两位嘉宾中的每一位,都打印一条消息,指出他依然在受邀人之列。
►使用del将最后两位嘉宾从名单中删除,让名单变成空的。
打印该名单,核实程序结束时名单确实是空的。
3.3 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。
这虽然在大多数情况下都是不可避免的,但你经常需要以特定的顺序呈现信息。
有时候,你希望保留列表元素最初的排列顺序,而有时候又需要调整排列顺序。
Python提供了很多组织列表的方式,可根据具体情况选用。
3.3.1 使用方法sort()对列表进行永久性排序
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。
为简化这项任务,我们假设该列表中的所有值都是小写的。
cars.py
cars=['bmw','audi','toyota','subaru']
➊cars.sort()
print(cars)
方法sort()(见➊)永久性地修改了列表元素的排列顺序。
现在,汽车是按字母顺序排列的,再也无法恢复到原来的排列顺序:
['audi','bmw','subaru','toyota']
你还可以按与字母顺序相反的顺序排列列表元素,为此,只需向sort()方法传递参数
reverse=True。 下面的示例将汽车列表按与字母顺序相反的顺序排列:
cars=['bmw','audi','toyota','subaru']
cars.sort(reverse=True)
print(cars)
同样,对列表元素排列顺序的修改是永久性的:
['toyota','subaru','bmw','audi']
3.3.2 使用函数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排列顺序。
下面尝试对汽车列表调用这个函数。
cars=['bmw','audi','toyota','subaru']
➊print("Here is the original list:")
print(cars)
➋print("\nHere is the sorted list:")
print(sorted(cars))
➌print("\nHere is the original list again:")
print(cars)
我们首先按原始顺序打印列表(见➊),再按字母顺序显示该列表(见➋)。
以特定顺序显示列表后,我们进行核实,确认列表元素的排列顺序与以前相同(见➌)。
Here is the original list:
['bmw','audi','toyota','subaru']
Here is the sorted list:
['audi','bmw','subaru','toyota']
➍Here is the original list again:
['bmw','audi','toyota','subaru']
注意,调用函数sorted()后,列表元素的排列顺序并没有变(见➍)。
如果你要按与字母顺序相反的顺序显示列表,也可向函数sorted()传递参数reverse=True。
注意：
在并非所有的值都是小写时,按字母顺序排列列表要复杂些。
决定排列顺序时,有多种解读大写字母的方式,要指定准确的排列顺序,可能比我们这里所做的要复杂。
然而,大多数排序方式都基于本节介绍的知识。
3.3.3 倒着打印列表
要反转列表元素的排列顺序,可使用方法reverse()。
假设汽车列表是按购买时间排列的,可轻松地按相反的顺序排列其中的汽车:
cars=['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
print(cars)
cars.reverse()
print(cars)
注意,reverse()不是指按与字母顺序相反的顺序排列列表元素,而只是反转列表元素的排列顺序:
['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
['subaru', 'toyota', 'audi', 'bmw']
方法reverse()永久性地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,为此只需对列表再次调用reverse()即可。
3.3.4 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4个元素,因此其长度为4:
>>>cars=['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
>>>len(cars)
4
在你需要完成如下任务时,len()很有用:确定还有多少个外星人未被射杀,需要管理多少项可视化数据,网站有多少注册用户等。
注意 Python计算列表元素数时从1开始,因此确定列表长度时,你应该不会遇到差一错误。
自己动手试试吧~
3-8放眼世界:想出至少5个你渴望去旅游的地方。
►将这些地方存储在一个列表中,并确保其中的元素不是按字母顺序排列的。
►按原始排列顺序打印该列表。 不要考虑输出是否整洁的问题,只管打印原始Python 列表。
►使用 sorted()按字母顺序打印这个列表,同时不要修改它。
►再次打印该列表,核实排列顺序未变。
►使用 sorted()按与字母顺序相反的顺序打印这个列表,同时不要修改它。
►再次打印该列表,核实排列顺序未变。
►使用reverse()修改列表元素的排列顺序。打印该列表,核实排列顺序确实变了。
►使用 reverse()再次修改列表元素的排列顺序。 打印该列表,核实已恢复到原来的排列顺序。
►使用 sort()修改该列表,使其元素按字母顺序排列。 打印该列表,核实排列顺序确实变了。
►使用 sort()修改该列表,使其元素按与字母顺序相反的顺序排列。打印该列表,核实排列顺序确实变了。
3-9晚餐嘉宾: 在完成练习3-4~练习3-7时编写的程序之一中,使用len()打印一条消息,指出你邀请了多少位嘉宾来与你共进晚餐。
3-10尝试使用各个函数: 想想可存储到列表中的东西,如山岳、河流、国家、城市、语言或你喜欢的任何东西。
编写一个程序,在其中创建一个包含这些元素的列表,
然后,对于本章介绍的每个函数,都至少使用一次来处理这个列表。
3.4 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:
motorcycles=['honda','yamaha','suzuki']
print(motorcycles[3])
这将导致索引错误:
Traceback(most recent call last):
File"motorcycles.py",line 3,in <module>
print(motorcycles[3])
IndexError:list index out of range
Python试图向你提供位于索引3处的元素,但它搜索列表motorcycles时,却发现索引3处没有元素。
鉴于列表索引差一的特征,这种错误很常见。
有些人从1开始数,因此以为第三个元素的索引为3;但在Python中,第三个元素的索引为2,因为索引是从0开始的。
索引错误意味着Python无法理解你指定的索引。
程序发生索引错误时,请尝试将你指定的索引减1,然后再次运行程序,看看结果是否正确。
别忘了,每当需要访问最后一个列表元索时,都可使用索引-1。
这在任何情况下都行之有效,即便你最后一次访问列表后,其长度发生了变化:
motorcycles=['honda', 'yamaha', 'suzuki']
print(motorcycles[-1])
索引-1总是返回最后一个列表元素,这里为值’suzuki’:
'suzuki'
仅当列表为空时,这种访问最后一个元素的方式才会导致错误:
motorcycles=[]
print(motorcycles[-1])
列表motorcycles不包含任何元素,因此Python返回一条索引错误消息:
Traceback(most recent call last):
File "motorcyles.py",line 3,in <module>
print(motorcycles[-1])
IndexError:list index out of range
注意
发生索引错误却找不到解决办法时,请尝试将列表或其长度打印出来。
列表可能与你以为的截然不同,在程序对其进行了动态处理时尤其如此。
通过查看列表或其包含的元素数,可帮助你找出这种逻辑错误。
来动手试试吧
**3-11有意引发错误:**如果你还没有在程序中遇到过索引错误,就尝试引发一个这种错误。
在你的一个程序中,修改其中的索引,以引发索引错误。关闭程序前,务必消除这个错误。
3.5 小结
在本章中,你学习了:列表是什么以及如何使用其中的元素;
如何定义列表以及如何增删元京;
如何对列表进行永久性排序,以及如何为展示列表而进行临时排序;
如何确定列表的长度,以及在使用列表时如何避免索引错误。
在第4章,你将学习如何以更高效的方式处理列表元素。
通过使用为数不多的几行代码来遍历列表元素,你就能高效地处理它们,即便列表包含数千乃至数百万个元素。