Python list详解

郎中

List 是 Python 中使用最频繁的数据类型。如果您对 list 仅有的经验就是在 Visual Basic 中的数组或 Powerbuilder 中的数据存储，那么就打起精神学习 Python 的 list 吧。

Python 的 list 如同 Perl 中的数组。在 Perl 中，用来保存数组的变量总是以 @ 字符开始；在 Python 中，变量可以任意取名，并且 Python 在内部会记录下其数据类型。        
Python 中的 list 更像 Java 中的数组 (您可以简单地这样理解，但 Python 中的 list 远比 Java 中的数组强大)。一个更好的类比是 ArrayList 类，它可以保存任意对象，并且可以在增加新元素时动态扩展。        

3.2.1. List 的定义
例 3.6. 定义 List

>>> li = ["a", "b", "mpilgrim", "z", "example"]
>>> li
['a', 'b', 'mpilgrim', 'z', 'example']
>>> li[0]
'a'
>>> li[4]
'example'

首先我们定义了一个有 5 个元素的 list。注意它们保持着初始的顺序。这不是偶然。List 是一个用方括号包括起来的有序元素的集合。        
List 可以作为以 0 下标开始的数组。任何一个非空 list 的第一个元素总是 li[0]。        
这个包含 5 个元素 list 的最后一个元素是 li[4]，因为列表总是从 0 开始。        

例 3.7. 负的 list 索引

>>> li
['a', 'b', 'mpilgrim', 'z', 'example']
>>> li[-1]
'example'
>>> li[-3]
'mpilgrim'

负数索引从 list 的尾部开始向前计数来存取元素。任何一个非空的 list 最后一个元素总是 li[-1]。        
如果负数索引使您感到糊涂，可以这样理解：li[-n] == li[len(li) - n]。所以在这个 list 里，li[-3] == li[5 - 3] == li[2]。        

例 3.8. list 的分片 (slice)

>>> li
['a', 'b', 'mpilgrim', 'z', 'example']
>>> li[1:3]
['b', 'mpilgrim']
>>> li[1:-1]
['b', 'mpilgrim', 'z']
>>> li[0:3]
['a', 'b', 'mpilgrim']

您可以通过指定 2 个索引得到 list 的子集，叫做一个 “slice” 。返回值是一个新的 list，它包含了 list 中按顺序从第一个 slice 索引 (这里为 li[1]) 开始，直到但是不包括第二个 slice 索引 (这里为 li[3]) 的所有元素。        
如果一个或两个 slice 索引是负数，slice 也可以工作。如果对您有帮助，您可以这样理解：从左向右阅读 list，第一个 slice 索引指定了您想要的第一个元素，第二个 slice 索引指定了第一个您不想要的元素。返回的值为在其间的每个元素。        
List 从 0 开始，所以 li[0:3] 返回 list 的前 3 个元素，从 li[0] 开始，直到但不包括 li[3]。        

例 3.9. Slice 简写

>>> li
['a', 'b', 'mpilgrim', 'z', 'example']
>>> li[:3]
['a', 'b', 'mpilgrim']
>>> li[3:]
['z', 'example']
>>> li[:]
['a', 'b', 'mpilgrim', 'z', 'example']

如果左侧分片索引为 0，您可以将其省略，默认为 0。所以 li[:3] 同 例 3.8 “list 的分片 (slice)” 的 li[0:3] 是一样的。        
同样的，如果右侧分片索引是 list 的长度，可以将其省略。所以 li[3:] 同 li[3:5] 是一样的，因为这个 list 有 5 个元素。        
请注意这里的对称性。在这个包含 5 个元素的 list 中，li[:3] 返回前 3 个元素，而 li[3:] 返回后 2 个元素。实际上，li[:n] 总是返回前 n 个元素，而 li[n:] 将返回剩下的元素，不管 list 有多长。        
如果将两个分片索引全部省略，这将包括 list 的所有元素。但是与原始的名为 li 的 list 不同，它是一个新 list，恰好拥有与 li 一样的全部元素。li[:] 是生成一个 list 完全拷贝的一个简写。        

3.2.2. 向 list 中增加元素
例 3.10. 向 list 中增加元素

>>> li
['a', 'b', 'mpilgrim', 'z', 'example']
>>> li.append("new")
>>> li
['a', 'b', 'mpilgrim', 'z', 'example', 'new']
>>> li.insert(2, "new")
>>> li
['a', 'b', 'new', 'mpilgrim', 'z', 'example', 'new']
>>> li.extend(["two", "elements"])
>>> li
['a', 'b', 'new', 'mpilgrim', 'z', 'example', 'new', 'two', 'elements']

append 向 list 的末尾追加单个元素。        
insert 将单个元素插入到 list 中。数值参数是插入点的索引。请注意，list 中的元素不必唯一，现在有两个独立的元素具有 'new' 这个值，li[2] 和 li[6]。        
extend 用来连接 list。请注意不要使用多个参数来调用 extend，要使用一个 list 参数进行调用。在本例中，这个 list 有两个元素。        

例 3.11. extend (扩展) 与 append (追加) 的差别

>>> li = ['a', 'b', 'c']
>>> li.extend(['d', 'e', 'f'])
>>> li
['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f']
>>> len(li)
6
>>> li[-1]
'f'
>>> li = ['a', 'b', 'c']
>>> li.append(['d', 'e', 'f'])
>>> li
['a', 'b', 'c', ['d', 'e', 'f']]
>>> len(li)
4
>>> li[-1]
['d', 'e', 'f']

Lists 的两个方法 extend 和 append 看起来类似，但实际上完全不同。extend 接受一个参数，这个参数总是一个 list，并且把这个 list 中的每个元素添加到原 list 中。        
在这里 list 中有 3 个元素 ('a'、'b' 和 'c')，并且使用另一个有 3 个元素 ('d'、'e' 和 'f') 的 list 扩展之，因此新的 list 中有 6 个元素。        
另一方面，append 接受一个参数，这个参数可以是任何数据类型，并且简单地追加到 list 的尾部。在这里使用一个含有 3 个元素的 list 参数调用 append 方法。        
原来包含 3 个元素的 list 现在包含 4 个元素。为什么是 4 个元素呢？因为刚刚追加的最后一个元素本身是个 list。List 可以包含任何类型的数据，也包括其他的 list。这或许是您所要的结果，或许不是。如果您的意图是 extend，请不要使用 append。        

3.2.3. 在 list 中搜索
例 3.12. 搜索 list

>>> li
['a', 'b', 'new', 'mpilgrim', 'z', 'example', 'new', 'two', 'elements']
>>> li.index("example") 1
5
>>> li.index("new")
2
>>> li.index("c")
Traceback (innermost last):
  File "<interactive input>", line 1, in ?
ValueError: list.index(x): x not in list
>>> "c" in li
False

index 在 list 中查找一个值的首次出现并返回索引值。        
index 在 list 中查找一个值的首次 出现。这里 'new' 在 list 中出现了两次，在 li[2] 和 li[6]，但 index 只返回第一个索引，2。        
如果在 list 中没有找到值，Python 会引发一个异常。这一点与大部分的语言截然不同，大部分语言会返回某个无效索引。尽管这种处理可能令人讨厌，但它仍然是件好事，因为它说明您的程序会由于源代码的问题而崩溃，好于在后面当您使用无效索引而引起崩溃。        
要测试一个值是否在 list 内，使用 in。如果值存在，它返回 True，否则返为 False 。        

在 2.2.1 版本之前，Python 没有单独的布尔数据类型。为了弥补这个缺陷，Python 在布尔环境 (如 if 语句) 中几乎接受所有东西，遵循下面的规则：            


    * 0 为 false; 其它所有数值皆为 true。
    * 空串 ("") 为 false; 其它所有字符串皆为 true。
    * 空 list ([]) 为 false; 其它所有 list 皆为 true。
    * 空 tuple (()) 为 false; 其它所有 tuple 皆为 true。
    * 空 dictionary ({}) 为 false; 其它所有 dictionary 皆为 true。


这些规则仍然适用于 Python 2.2.1 及其后续版本，但现在您也可以使用真正的布尔值，它的值或者为 True 或者为 False。请注意第一个字母是大写的；这些值如同在 Python 中的其它东西一样都是大小写敏感的。        

3.2.4. 从 list 中删除元素
例 3.13. 从 list 中删除元素

>>> li
['a', 'b', 'new', 'mpilgrim', 'z', 'example', 'new', 'two', 'elements']
>>> li.remove("z")
>>> li
['a', 'b', 'new', 'mpilgrim', 'example', 'new', 'two', 'elements']
>>> li.remove("new")
>>> li
['a', 'b', 'mpilgrim', 'example', 'new', 'two', 'elements']
>>> li.remove("c")
Traceback (innermost last):
  File "<interactive input>", line 1, in ?
ValueError: list.remove(x): x not in list
>>> li.pop()
'elements'
>>> li
['a', 'b', 'mpilgrim', 'example', 'new', 'two']

remove 从 list 中删除一个值的首次出现。        
remove 仅仅 删除一个值的首次出现。在这里，'new' 在 list 中出现了两次，但 li.remove("new") 只删除了 'new' 的首次出现。        
如果在 list 中没有找到值，Python 会引发一个异常来响应 index 方法。        
pop 是一个有趣的东西。它会做两件事：删除 list 的最后一个元素，然后返回删除元素的值。请注意，这与 li[-1] 不同，后者返回一个值但不改变 list 本身。也不同于 li.remove(value)，后者改变 list 但并不返回值。        

3.2.5. 使用 list 的运算符
例 3.14. List 运算符

>>> li = ['a', 'b', 'mpilgrim']
>>> li = li + ['example', 'new']
>>> li
['a', 'b', 'mpilgrim', 'example', 'new']
>>> li += ['two']
>>> li
['a', 'b', 'mpilgrim', 'example', 'new', 'two']
>>> li = [1, 2] * 3
>>> li
[1, 2, 1, 2, 1, 2]


Lists 也可以用 + 运算符连接起来。list = list + otherlist 相当于 list.extend(otherlist)。但 + 运算符把一个新 (连接后) 的 list 作为值返回，而 extend 只修改存在的 list。也就是说，对于大型 list 来说，extend 的执行速度要快一些。        
Python 支持 += 运算符。li += ['two'] 等同于 li.extend(['two'])。+= 运算符可用于 list、字符串和整数，并且它也可以被重载用于用户自定义的类中 (更多关于类的内容参见 第 5 章)。        
* 运算符可以作为一个重复器作用于 list。li = [1, 2] * 3 等同于 li = [1, 2] + [1, 2] + [1, 2]，即将三个 list 连接成一个。