购买
下载掌阅APP,畅读海量书库
立即打开
畅读海量书库
扫码下载掌阅APP

在本章和下一章中,你将学习列表是什么以及如何使用列表元素。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。

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。列表通常包含多个元素,因此给列表指定一个表示复数的名称(如 letters digits names )是个不错的主意。

在Python中,用方括号( [] )表示列表,并用逗号分隔其中的元素。下面是一个简单的列表示例,其中包含几种自行车:

bicycles.py

bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
print(bicycles)

如果让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。

列表是有序集合,因此要访问列表的任意元素,只需将该元素的位置( 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,并将后者放在方括号内。

例如,下面的代码从列表 bicycles 中提取第一款自行车:

  bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
❶ print(bicycles[0])

❶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:

trek

这正是你要让用户看到的结果——整洁、干净的输出。

你还可以对任意列表元素调用第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[0].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。

在Python中,第一个列表元素的索引为0,而不是1。多数编程语言是如此规定的,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 和索引 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返回最后一个列表元素:

bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
print(bicycles[-1])

这段代码返回 '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,依此类推。

你可以像使用其他变量一样使用列表中的各个值。例如,可以使用f字符串根据列表中的值来创建消息。

下面尝试从列表中提取第一款自行车,并使用这个值创建一条消息:

  bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
❶ message = f"My first bicycle was a {bicycles[0].title()}."

  print(message)

我们使用 bicycles[0] 的值生成了一个句子,并将其赋给变量 message (见❶)。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.

动手试一试

请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。

练习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打印出来。

练习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。

练习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,下面是一个例子。

I would like to own a Honda motorcycle.

你创建的大多数列表将是动态的,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。

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

❶ motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
  print(motorcycles)

❷ motorcycles[0] = 'ducati'
  print(motorcycles)

首先定义一个摩托车列表,其中的第一个元素为 'honda' (见❶)。接下来,将第一个元素的值改为 'ducati' (见❷)。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']

你可以修改任意列表元素的值,而不仅仅是第一个元素的值。

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 (append)到列表。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)
    
    ❶ motorcycles.append('ducati')
      print(motorcycles)

    方法 append() 将元素 'ducati' 添加到列表末尾(见❶),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,再使用一系列函数调用 append() 来添加元素。下面来创建一个空列表,再在其中添加元素 'honda' 'yamaha' '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入的值,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']
    
    ❶ motorcycles.insert(0, 'ducati')
      print(motorcycles)

    在这个示例中,值 'ducati' 被插入到了列表开头(见❶)。方法 insert() 在索引 0 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']

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应用中注销账户时,你就需要将该用户从活动用户列表中删除。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)
    
    ❶ del motorcycles[0]
      print(motorcycles)
          

    ❶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 del 可删除任意位置处的列表元素,条件是知道其索引。例如,下面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 坐标和 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() 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。

    下面来从列表 motorcycles 中弹出一款摩托车:

            ❶ motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
      print(motorcycles)
    
    ❷ popped_motorcycle = motorcycles.pop()
    ❸ print(motorcycles)
    ❹ print(popped_motorcycle)
          

    首先定义并打印列表 motorcycles (见❶)。接下来,从这个列表中弹出一个值,并将其赋给变量 popped_motorcycle 中(见❷)。然后打印这个列表,以核实从中删除了一个值(见❸)。最后打印弹出的值,以证明我们依然能够访问被删除的值(见❹)。

    输出表明,列表末尾的值 'suzuki' 已删除,它现在被赋给了变量 popped_motorcycle

            ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
    ['honda', 'yamaha']
    suzuki
          

    方法 pop() 有什么用处呢?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(f"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,可以使用 pop() 来删除列表中任意位置的元素,只需在圆括号中指定要删除元素的索引即可。

              motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
    
    ❶ first_owned = motorcycles.pop(0)
    ❷ print(f"The first motorcycle I owned was a {first_owned.title()}.")
          

    首先弹出列表中的第一款摩托车(见❶),然后打印一条有关这辆摩托车的消息(见❷)。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。如果只知道要删除的元素的值,可使用方法 remove()

    例如,假设要从列表 motorcycles 中删除值 'ducati'

          motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki', 'ducati']
      print(motorcycles)
    
    ❶ motorcycles.remove('ducati')
      print(motorcycles)
          

    ❶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:

        ❶ motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki', 'ducati']
      print(motorcycles)
    
    ❷ too_expensive = 'ducati'
    ❸ motorcycles.remove(too_expensive)
      print(motorcycles)
    ❹ print(f"\nA {too_expensive.title()} is too expensive for me.")
          

    定义列表(见❶)后,将值 'ducati' 赋给变量 too_expensive (见❷)。接下来,使用这个变量来告诉Python将哪个值从列表中删除(见❸)。最后,值 'ducati' 已经从列表中删除,但可通过变量 too_expensive 来访问它(见❹)。这让我们能够打印一条消息,指出将 'ducati' 从列表 motorcycles 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,就需要使用循环来确保将每个值都删除。这将在第7章中介绍。

    动手试一试

    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。

    练习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,其中包含至少三个你想邀请的人,然后使用这个列表打印消息,邀请这些人来与你共进晚餐。

    练习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。

    练习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。

练习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。

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。

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,假设该列表中的所有值都是小写的。

cars.py

      cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
❶ cars.sort()
  print(cars)
  

方法 sort() (见❶)永久性地修改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']
  

还可以按与字母顺序相反的顺序排列列表元素,只需向 sort() 方法传递参数 reverse=True 即可。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']
  

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。

下面尝试来对汽车列表调用这个函数。

      cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']

❶ print("Here is the original list:")
  print(cars)

❷ print("\nHere is the sorted list:")
  print(sorted(cars))

❸ print("\nHere is the original list again:")
  print(cars)
  

首先按原始顺序打印列表(见❶),再按字母顺序显示该列表(见❷)。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❸)。

      Here is the original list:
  ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']

  Here is the sorted list:
  ['audi', 'bmw', 'subaru', 'toyota']

❹ Here 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❹)。如果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,大多数排序方式是以本节介绍的知识为基础的。

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,只需对列表再次调用 reverse() 即可。

使用函数 len() 可快速获悉列表的长度。在下面的示例中,列表包含四个元素,因此其长度为 4

    >>> cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
>>> len(cars)
4
  

需要完成如下任务时, len() 很有用:明确还有多少个外星人未被射杀,确定需要管理多少项可视化数据,计算网站有多少注册用户,等等。

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。

动手试一试

练习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。

练习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共进晚餐。

练习3-10:尝试使用各个函数 想想可存储到列表中的东西,如山川、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。

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.py

    motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
print(motorcycles[3])
  

这将导致 索引错误

    Traceback (most recent call last):
  File "motorcycles.py", line 2, 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。然而在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在指定索引处找不到元素。程序发生索引错误时,请尝试将指定的索引减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素时,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。

动手试一试

练习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。

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素;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。 cpdulZ/HpE51u/TLc29Os8LealvFKPr9mN5cAR+nnNpvlkGRonHRITEIWN+0ousw

点击中间区域
呼出菜单
上一章
目录
下一章
×