Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 課件 第4章 列表與元組

第4章列表與元組4.1列表與元素訪問(wèn)4.2操作列表元素4.3操作列表4.4列表和字符串4.5元組4.6轉(zhuǎn)換函數(shù)4.7列表與元組的應(yīng)用實(shí)例本章小結(jié)

4.1列表與元素訪問(wèn)

列表(list)是一個(gè)可變序列，是由一系列元素按照特定順序構(gòu)成的有序集合。例如，可以用列表保存班上所有同學(xué)的成績(jī)，以便后期進(jìn)行排名和評(píng)獎(jiǎng)處理；也可以用列表保存所有參會(huì)人員的信息，便于后期統(tǒng)一發(fā)放會(huì)議通知、安排會(huì)議座席等。

4.1.1列表的表示

在Python語(yǔ)言中，將一組數(shù)據(jù)放在一對(duì)方括號(hào)“[]”中即定義了一個(gè)列表。其中，方括號(hào)中的每個(gè)數(shù)據(jù)稱為元素，元素和元素之間用逗號(hào)隔開(kāi)。元素的個(gè)數(shù)稱為列表的長(zhǎng)度。

例如，可以定義一個(gè)列表names用來(lái)存放5名同學(xué)的姓名，也可以定義一個(gè)列表scores存放學(xué)生的python課程成績(jī)。

上述列表names中的元素都是字符串，scores列表中的元素都是整數(shù)。Python語(yǔ)言的列表中也可以存放不同類型的元素。下面的賦值語(yǔ)句就定義了一個(gè)列表student，用來(lái)存放一位同學(xué)的學(xué)號(hào)、姓名和考試成績(jī)。

另外，Python語(yǔ)言也允許列表等組合數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)充當(dāng)列表中的元素。下面的賦值語(yǔ)句就定義了一個(gè)列表students，在此列表中存放了三名學(xué)生的信息(姓名與年齡)。

也可以用以下方法定義一個(gè)包含列表元素的列表。

4.1.2列表的創(chuàng)建方式

Python提供了多種創(chuàng)建列表的方式，具體如下：

(1)使用一對(duì)方括號(hào)創(chuàng)建一個(gè)空的列表。

示例代碼如下：

(2)使用方括號(hào)，用逗號(hào)分隔元素。

示例代碼如下：

(3)通過(guò)input()函數(shù)輸入。

示例代碼如下：

注意：input()函數(shù)得到的是一個(gè)字符串，可以通過(guò)eval()函數(shù)將引號(hào)去掉，提取引號(hào)中的內(nèi)容。

(4)使用類型構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建列表。

Python提供了list()函數(shù)用于創(chuàng)建列表，具體語(yǔ)法格式如下：

示例代碼如下：

(5)使用列表推導(dǎo)式創(chuàng)建列表。

通過(guò)列表推導(dǎo)式可以直接創(chuàng)建一個(gè)列表，具體語(yǔ)法格式如下：

示例代碼如下：

列表推導(dǎo)式是將iterable中的數(shù)據(jù)按照指定表達(dá)式運(yùn)算后的結(jié)果作為元素創(chuàng)建的一個(gè)新列表。

4.1.3元素的索引和切片

1.索引

【例4-1】

下面的代碼用于從列表names中提取第一個(gè)姓名：

從例4-1來(lái)看，當(dāng)用戶請(qǐng)求獲取列表元素時(shí)，Python只返回了該元素，而不包括方括號(hào)。

在Python中，第一個(gè)列表元素的索引為0，而不是1。多數(shù)編程語(yǔ)言是如此規(guī)定的，這與列表操作的底層實(shí)現(xiàn)相關(guān)。列表中的第二個(gè)元素的索引為1。根據(jù)這種簡(jiǎn)單的計(jì)數(shù)方式，要訪問(wèn)列表的任何元素，都可將其位置值減1，并將結(jié)果作為索引。例如，要訪問(wèn)第四個(gè)列表元素，可使用索引3。

下面的代碼用于訪問(wèn)索引1和索引3處的姓名：

結(jié)果返回列表中的第二個(gè)和第四個(gè)元素。

Python為訪問(wèn)最后一個(gè)列表元素提供了一種特殊語(yǔ)法，通過(guò)將索引指定為?-1，可讓Python返回最后一個(gè)列表元素：

這段代碼返回姓名："吳七"。這種語(yǔ)法很有用，因?yàn)槲覀兘?jīng)常需要在不知道列表長(zhǎng)度的情況下訪問(wèn)最后的元素。這種約定也適用于其他負(fù)數(shù)索引。例如，索引-2返回倒數(shù)第二個(gè)列表元素，索引-3返回倒數(shù)第三個(gè)列表元素，以此類推。

2.切片

與字符串的切片操作類似，直接指定切片的起始索引、終止索引和步長(zhǎng)可以從列表中提取切片。具體語(yǔ)法格式如下：

和字符串切片類似，列表使用直接索引進(jìn)行切片時(shí)有以下幾個(gè)注意點(diǎn)：

·缺省“起始索引”時(shí)，切片默認(rèn)從索引0元素開(kāi)始。

·缺省“終止索引”時(shí)，切片默認(rèn)到最后一個(gè)元素為止。

·同時(shí)缺省“起始索引”和“終止索引”時(shí)，切片默認(rèn)取整個(gè)列表。

【例4-2】

下面的代碼用于從列表names中提取幾個(gè)人的姓名：

特別注意：切片一定要注意起始位置到終止位置的方向與步長(zhǎng)的方向應(yīng)一致，否則返回的是一個(gè)空列表，例4-2中names[-1:-4]中索引-1位置到索引-4位置是從右至左，而缺省步長(zhǎng)1是從左至右。

列表反轉(zhuǎn)功能作為一個(gè)獨(dú)立的項(xiàng)目提出來(lái)，是因?yàn)樵诰幊讨谐３?huì)用到。通過(guò)下面代碼來(lái)說(shuō)明反轉(zhuǎn)的方法。

在上述names列表反轉(zhuǎn)之后，再看原來(lái)的值，沒(méi)有改變。這說(shuō)明，這里的反轉(zhuǎn)，不是在“原地”把原來(lái)的值倒過(guò)來(lái)，而是新生成了一個(gè)值，這個(gè)值跟原來(lái)的值相比，是倒過(guò)來(lái)了。

【例4-3】

將一些朋友的姓名存儲(chǔ)在一個(gè)列表中，并將其命名為names。訪問(wèn)該列表中的第一元素和最后一個(gè)元素，并將其輸出。

【參考代碼】

4.2操作列表元素

4.2.1元素的修改修改列表元素的語(yǔ)法與訪問(wèn)列表元素的語(yǔ)法類似。要修改列表元素，可指定列表名和要修改的元素的索引，再指定該元素的新值。

例如：假設(shè)有一個(gè)學(xué)生姓名列表，其中的第一個(gè)元素為"張三"，如何修改它的值呢？

以上代碼中，首先定義了一個(gè)names列表，其中的第一個(gè)元素值為“張三”，接下來(lái)將第一個(gè)元素的值修改為“錢八”。輸出結(jié)果表明，第一個(gè)元素的值發(fā)生了改變，且列表中其他元素的值沒(méi)變。當(dāng)然我們也可以修改列表中其他元素的值。修改元素的語(yǔ)法格式如下：

4.2.2元素的增加

1.在列表末尾添加元素

在列表中添加新元素時(shí)，最簡(jiǎn)單的方式是將元素追加(append)到列表中。給列表追加元素時(shí)，將它添加到列表末尾。具體語(yǔ)法格式如下：

繼續(xù)使用前一個(gè)示例中的列表names，在其末尾添加新元素?"趙九"。

我們也可以使用方法append()動(dòng)態(tài)地創(chuàng)建列表。例如，你可以先創(chuàng)建一個(gè)空列表，再使用一系列函數(shù)調(diào)用append()來(lái)添加元素。下面來(lái)創(chuàng)建一個(gè)空列表，再在其中追加元素。

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。為此，我們需要指定新元素的索引位置和值。具體語(yǔ)法格式如下：

我們使用insert()方法，在names列表中索引值為1的位置插入新元素“孫十”。

4.2.3元素的刪除

1.使用del語(yǔ)句刪除元素

del是Python語(yǔ)言中內(nèi)置命令，可以用來(lái)刪除指定列表中的元素，語(yǔ)法格式如下：

我們使用del語(yǔ)句，把names列表中索引值為2的元素刪除。

2.使用pop()方法刪除元素

pop()方法通過(guò)指定索引從列表中刪除對(duì)應(yīng)的元素，并返回該元素。使用格式如下：

當(dāng)缺省指定索引時(shí)，將默認(rèn)刪除列表最末尾的元素。下面的代碼示例是從列表names中刪除最后一個(gè)元素。

我們可以使用pop()來(lái)刪除列表中任意位置的元素，只須在圓括號(hào)中指定要?jiǎng)h除元素的索引即可。

3.根據(jù)值刪除元素

有時(shí)候，我們不知道要從列表中刪除的值所處的位置，只知道要?jiǎng)h除的元素的值，可使用方法remove()，具體語(yǔ)法格式如下：

例如，假設(shè)要從列表names中刪除值“丁六”。

【例4-4】

將一些朋友的姓名存儲(chǔ)在一個(gè)列表中，并將其命名為names。刪除所有元素值為“丁六”的元素，最終輸出names列表。

【參考代碼】

4.2.4列表的其他常用操作

一番添加、刪除、修改操作后，我們想統(tǒng)計(jì)一下當(dāng)前人數(shù)，確認(rèn)一下某幾個(gè)人是否己在列表中，或者看看有沒(méi)有一時(shí)疏忽出現(xiàn)了重復(fù)的姓名等。這些操作都可以用專門的函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1.?len()函數(shù)

使用len()函數(shù)可快速得到列表的長(zhǎng)度，即列表中元素的個(gè)數(shù)。語(yǔ)法格式如下：

在下面的示例中，列表包含五個(gè)元素，因此其長(zhǎng)度為5：

2.?+

+，用于連接兩個(gè)序列，語(yǔ)法格式如下：

在下面示例中，將兩個(gè)列表連接在一起，形成一個(gè)新列表如下：

3.?*

*，重復(fù)序列，語(yǔ)法格式如下：

4.運(yùn)算符in和notin

in和notin被稱為成員運(yùn)算符，用來(lái)判斷指定的元素是否在列表中。用in運(yùn)算符時(shí)，如果元素在列表中則返回True，否則返回False；用notin運(yùn)算符時(shí)，情況則與in運(yùn)算符相反。二者的語(yǔ)法格式如下：

5.?index()方法

index()方法用來(lái)在列表中查找指定的元素，如果存在則返回指定元素在列表中的索引；如果存在多個(gè)指定元素，則返回最小的索引值；如果不存在，則直接報(bào)錯(cuò)。具體語(yǔ)法格式如下：

6.?count()方法

count()方法用來(lái)統(tǒng)計(jì)并返回列表中指定元素的個(gè)數(shù)。具體語(yǔ)法格式如下：

7.數(shù)值列表的簡(jiǎn)單計(jì)算

Python語(yǔ)言針對(duì)數(shù)值列表提供了幾個(gè)內(nèi)置的函數(shù)，通過(guò)這些函數(shù)可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)計(jì)算。如：求最小值的min()函數(shù)，求最大值的max()函數(shù)，求和的sum()函數(shù)。

【例4-5】

從鍵盤輸入8個(gè)同學(xué)的成績(jī)，統(tǒng)計(jì)并輸出其中的最高分、最低分和平均分。

【參考代碼】

4.3操

作

列

表

4.3.1列表的遍歷我們經(jīng)常需要遍歷列表的所有元素，對(duì)每個(gè)元素執(zhí)行相同的操作。例如，在游戲中，可能需要將每個(gè)界面的元素平移相同的距離；對(duì)于包含數(shù)字的列表，可能需要對(duì)每個(gè)元素執(zhí)行相同的統(tǒng)計(jì)運(yùn)算；在網(wǎng)站中，可能需要顯示文章列表中的每個(gè)標(biāo)題。在對(duì)列表中的每個(gè)元素都執(zhí)行相同的操作時(shí)，可使用Python中的for循環(huán)。

通過(guò)遍歷names列表，訪問(wèn)每個(gè)人的姓名，生成統(tǒng)一格式的通知，最直接的實(shí)現(xiàn)辦法如下：

1.使用range()函數(shù)

Python中的range()函數(shù)讓計(jì)算機(jī)能夠輕松地生成一系列數(shù)。例如，可以像下面這樣使用函數(shù)range()來(lái)打印一系列數(shù)。

要想輸出1～5。需要使用range(1,6)。

通過(guò)學(xué)習(xí)range()，我們可以通過(guò)以下方法簡(jiǎn)化對(duì)列表的遍歷。

2.直接元素遍歷

除了借助索引變化遍歷列表之外，和依次訪問(wèn)字符串中的字符相似，Python語(yǔ)言也可以使用如下格式直接依次訪問(wèn)列表中的每個(gè)元素。

4.3.2列表的排序

在我們創(chuàng)建的列表中，元素的排列順序常常是無(wú)法預(yù)測(cè)的，因?yàn)槲覀儫o(wú)法控制用戶提供數(shù)據(jù)的順序。雖然在大多數(shù)情況下這是不可避免的，但我們經(jīng)常需要以特定的順序呈現(xiàn)信息。有時(shí)候我們希望保留列表元素最初的排列順序，而有時(shí)候又需要調(diào)整排列順序。Python提供了很多組織列表的方式，可根據(jù)具體情況選用。

1.使用方法sort()對(duì)列表永久排序

sort()方法中最簡(jiǎn)單的語(yǔ)法格式如下：

Python中的sort()方法讓我們能夠較為輕松地對(duì)列表進(jìn)行排序。假設(shè)有一個(gè)cars列表，要讓其中的汽車按字母順序排列。為簡(jiǎn)化這項(xiàng)任務(wù)，假設(shè)該列表中的所有值都是小寫的。

我們還可以按與字母順序相反的順序排列列表元素，只需向sort()方法傳遞參數(shù)reverse=True即可。下面的代碼將cars列表按與字母順序相反的順序排列。

同樣，該操作對(duì)列表元素排列順序的修改是永久性的。

2.使用函數(shù)sorted()對(duì)列表臨時(shí)排序

如果要保留列表元素原來(lái)的排列順序，同時(shí)以特定的順序呈現(xiàn)它們，可使用函數(shù)sorted()。函數(shù)sorted()讓程序能夠按特定順序顯示列表元素，同時(shí)不影響其在列表中的原始排列順序。

sorted()對(duì)指定列表進(jìn)行排序的最簡(jiǎn)單的語(yǔ)法格式如下：

下面我們來(lái)對(duì)cars列表進(jìn)行臨時(shí)排序：

如果想保留sorted()函數(shù)的排序結(jié)果，可以定義一個(gè)新變量來(lái)保存。

注意：sort()方法和sorted()函數(shù)都是用來(lái)對(duì)列表進(jìn)行排序的，但它們使用的格式有所不同。最值得注意的是，sort()方法是“原地排序”，排序結(jié)果會(huì)直接改變列表本身，而sorted()函數(shù)為“非原地排序”，僅返回排序結(jié)果，不影響原列表。

3.使用方法reverse()對(duì)列表倒序輸出

要反轉(zhuǎn)列表元素的排列順序，可使用方法reverse()。reverse()方法的語(yǔ)法格式如下：

下面的代碼是對(duì)cars列表進(jìn)行反轉(zhuǎn)輸出：

注意：reverse()不是按與字母順序相反的順序排列列表元素，而只是反轉(zhuǎn)列表元素的排列順序。

4.3.3列表的擴(kuò)充

4.2節(jié)中的append()、insert()方法都是給列表添加元素，而?+、*?運(yùn)算符是對(duì)列表的連接與復(fù)制，并不對(duì)原列表進(jìn)行修改，有沒(méi)有方法將列表內(nèi)容添加到另一個(gè)列表的后面呢？

使用extend()方法可完成該操作，具體語(yǔ)法格式如下：

再看看下面代碼，比較一下區(qū)別。

4.3.4列表的復(fù)制

我們經(jīng)常需要根據(jù)既有列表創(chuàng)建全新的列表。

先看一段代碼如例4-6所示。

【例4-6】

運(yùn)行結(jié)果：

1.列表之間的賦值

從例4-6來(lái)看，mylist列表直接賦值給了新列表mylist1。運(yùn)行結(jié)果顯示，賦值之后，mylist與mylist1中的元素完全一致。

2.?copy()方法

從例4-6來(lái)看，copy()方法執(zhí)行后，對(duì)mylist進(jìn)行修改，mylist2與mylist的結(jié)果不完全一致。

為什么會(huì)這樣？原因是列表中存儲(chǔ)的，實(shí)際上是這些元素的地址，copy()只是對(duì)列表中存儲(chǔ)的地址復(fù)制了一份。

修改可變數(shù)據(jù)類型內(nèi)的數(shù)據(jù)，并沒(méi)有修改此元素的地址。具體過(guò)程如圖4-1所示。圖4-1使用copy()方法進(jìn)行列表復(fù)制過(guò)程示意圖

3.利用切片實(shí)現(xiàn)

從例4-6來(lái)看，要復(fù)制列表，可創(chuàng)建一個(gè)包含整個(gè)列表的切片，方法是同時(shí)省略起始索引和終止索引([:])。這讓Python創(chuàng)建一個(gè)始于第一個(gè)元素、終止于最后一個(gè)元素的切片，即整個(gè)列表的備份，該功能與copy()的功能一致。

綜合以上三種方法來(lái)看，直接賦值只是兩個(gè)列表名共享一個(gè)列表，如果需要復(fù)制一個(gè)新的列表，建議采用切片或者copy()方法完成。

4.3.5列表的刪除

在前面的4.2.3節(jié)中提到過(guò)del命令，這個(gè)命令可以刪除指定列表的元素，與列表切片配合，del也可以刪除多個(gè)元素，甚至所有元素。

4.4列表和字符串

1.相同點(diǎn)

list和str都屬于序列類型的數(shù)據(jù)。所謂序列類型的數(shù)據(jù)，就是說(shuō)它的每一個(gè)元素都可以通過(guò)指定一個(gè)編號(hào)，即“偏移量”的方式得到，而要想一次得到多個(gè)元素，可以使用切片。偏移量從0開(kāi)始，到總元素?cái)?shù)減1結(jié)束。列表和字符串都有?+?連接運(yùn)算符，*復(fù)制運(yùn)算符，len()測(cè)試長(zhǎng)度函數(shù)等基本操作。

2.不同點(diǎn)

list和str的最大區(qū)別是：list是可以改變的，str是不可變的。

對(duì)于list，我們可以對(duì)其中的元素進(jìn)行增加、刪除、修改等操作，而對(duì)于str，只能對(duì)其進(jìn)行讀取、查詢與統(tǒng)計(jì)等操作。另外，str中的每個(gè)元素只能是字符，而list中的元素可以是任何類型的數(shù)據(jù)。

3.相互轉(zhuǎn)化

str.split()：這個(gè)內(nèi)置函數(shù)實(shí)現(xiàn)的是將str轉(zhuǎn)化為list。具體示例操作如下：

4.5元

組

列表非常適合存儲(chǔ)在程序運(yùn)行期間可能變化的數(shù)據(jù)集。列表是可以修改的，這對(duì)處理網(wǎng)站的用戶列表或游戲中的角色列表至關(guān)重要。然而，有時(shí)候我們需要?jiǎng)?chuàng)建一系列不可修改的元素，元組可以滿足這種需求。Python將不能修改的值稱為不可變的，而不可變的列表被稱為元組。

Python語(yǔ)言中的元組與列表類似。兩者的不同之處主要有兩點(diǎn)。

(1)元組使用圓括號(hào)()，列表使用方括號(hào)[]。

(2)元組的元素不能修改。

因?yàn)樵M中的元素不能修改，所以列表中所有修改元素的操作均不適合元組，除此以外元組的操作和列表基本一致。

4.5.1元組的創(chuàng)建方式

創(chuàng)建元組的語(yǔ)法比較簡(jiǎn)單，具體如下：

1.使用一對(duì)圓括號(hào)創(chuàng)建一個(gè)空元組

與列表不同的是，元組是使用圓括號(hào)來(lái)包含元素的。創(chuàng)建一個(gè)空的元組的方式如下所示。

2.創(chuàng)建包含一個(gè)元素的元組

在單個(gè)元素后跟逗號(hào)表示單個(gè)元素的元組，下面兩行代碼創(chuàng)建的都是只包含一個(gè)元素的元組。

3.創(chuàng)建包含多個(gè)元素的元組

如果元組包含多個(gè)元素，元素之間需要使用逗號(hào)分隔，示例如下：

4.使用類型構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建元組

可以使用tuple()或者tuple(iterable)構(gòu)造元組，其中，參數(shù)iterable是一個(gè)迭代類型，如果使用tuple()函數(shù)創(chuàng)建元組的時(shí)候，不傳入?yún)?shù)，那么創(chuàng)建的元組是一個(gè)空元組。示例如下：

4.5.2操作元組

1.不允許更新元組的元素

由于元組的不可變性，元組是不允許被修改的，否則會(huì)報(bào)錯(cuò)。

2.不允許刪除元組元素

由于元組的不可變性，刪除元組的某個(gè)元素是不可能的。當(dāng)然，我們可以通過(guò)重組元組的方式去除要丟棄的元組元素。

如果希望刪除整個(gè)元組，可以使用del語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.有時(shí)候元組也“可變”

前面我們一直強(qiáng)調(diào)元組是一種不可變的序列，但是，在特定的情形下，元組也是可變的。

4.5.3元組的使用場(chǎng)景

一般認(rèn)為，tuple有如下特點(diǎn)，并且也是它應(yīng)用的場(chǎng)景。

(1)?tuple比list操作速度快。如果定義了一個(gè)值的常量集，并且唯一要用它做的是不斷地遍歷它，那么可以使用tuple代替list。

(2)如果對(duì)不需要修改的數(shù)據(jù)進(jìn)行“寫保護(hù)”，可以使代碼更安全。使用tuple而不是list如同擁有一個(gè)隱含的assert語(yǔ)句，說(shuō)明這一數(shù)據(jù)是常量。如果必須要改變這些值，則需要執(zhí)行tuple到list的轉(zhuǎn)換(需要使用一個(gè)特殊的函數(shù))。

(3)?tuple可以在dictionary(字典，后面要講述)中被用做key，但是list不行。dictionary中的key必須是不可變的。tuple本身是不可改變的，但是如果我們有一個(gè)list的tuple，那就認(rèn)為是可變的了，這時(shí)，用作dictionary中的key就是不安全的。只有字符串、整數(shù)或其他對(duì)dictionary安全的tuple才可以用作dictionary中的key。

(4)?tuple可以用在字符串格式化中，還可用在函數(shù)一次性返回多個(gè)值時(shí)。

4.6轉(zhuǎn)

換

函

數(shù)

在Python中，針對(duì)列表、元組和字符串提供了三個(gè)內(nèi)建函數(shù)，分別是str()、list()和tup