【循序渐进学Python】2. Python中的序列——列表和元组

序列概览

在Python中有六种内建的序列：列表、元组、字符串、Unicode字符串、buffer对象和xrange对象。在这里暂时只讨论列表和元组。列表和元组的主要区别在于：列表可以修改，元组(不可变)不能。

1. 通用序列操作

所有的序列都可以进行某些特定的操作。这些操作包括：

• 索引(indexing)
• 分片(sliceing)
• 加(adding)
• 乘(multiplying)
• 检查某个元素是否属于这序列(index)
• 计算序列长度(len)
• 找出最大元素和最小元素(min/max)

1.1 索引

序列中所有元素都是有编号的，索引从0开始递增。使用负数索引时，Python会从右边开始计数(-1指的是序列最右边的元素)

# -- coding: utf-8 --
fruit = 'apple'
# 输出：a
print fruit[0]
# 输出：e
print fruit[-1]

1.2 分片

除了可以使用索引访问当个元素，还可以使用分片操作来访问一定范围内元素。分片操作需要两个索引来作为边界，第一个索引的元素是包含在分片内的，而第二个则不包含(这是Python的惯例)。

# -- coding: utf-8 --
numbers = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]

# 输出：[4, 5, 6]
print numbers[3:6]

# 输出：[2, 3, 4, 5]
print numbers[1:-5]

1.2.1 序列分片语法糖

分片中的第二个索引是不包含在返回的分片内的，如果我们需要将一个序列最后的元素包含在分片中该如何操作呢？很简单：

# -- coding: utf-8 --
numbers = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]

# 输出：[8, 9, 10]
# 注意：序列中最大的索引为9，而分片中的第二个索引为10
print numbers[7:10]

Python同时为提供了为序列进行分片的语法糖，如下示例：获取最后3位元素：

# -- coding: utf-8 --
numbers = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]

# 输出：[8, 9, 10]
print numbers[-3:]

获取序列前3个元素：

# -- coding: utf-8 --
numbers = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]

# 输出：[1, 2, 3]
print numbers[:3]

获取整个序列：

# -- coding: utf-8 --
numbers = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]

# 输出：[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
print numbers[:]

1.2.2 分片中的步长

在进行分片的时候开始和结束点需要进行指定(显式或隐式)。而另一个参数——步长(setp length)通常都是隐式设置的，默认值为1。如果步长为1：分片操作就是按照这个步长逐个遍历序列的元素，然后返回开始和结束点之间的所有元素。例 如，下面两个表达式输出的值相等：

# -- coding: utf-8 --
numbers = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]

# 输出：[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
print numbers[0:10:1]

# 输出：[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
print numbers[0:10]

步长也支持下面的简写形式：

# -- coding: utf-8 --
numbers = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]

# 输出：[1, 5, 9]
print numbers[::4]

步长不能为0，但是可以为负数 —— 即从右到左提取元素。使用一个负数作为步长时，必须让开始点(开始索引)大于结束点。如下：

# -- coding: utf-8 --
numbers = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]

# 输出：[7, 6, 5]
print numbers[6:3:-1]

# 输出：[10, 8, 6, 4, 2]
print numbers[::-2]

# 输出：[6, 4, 2]
print numbers[5::-2]

# 输出：[10, 8]
print numbers[:5:-2]

1.3 序列相加

可以使用加号对两个类型相同的序列进行连接操作，如下：

# -- coding: utf-8 --
numbers1 = [1,2,3]
numbers2 = [4,5,6]

# 输出：[1, 2, 3, 4, 5, 6]
print numbers1 + numbers2

1.4 乘法

使用数字n乘以一个序列会生成新的序列，在新的序列中，原来的序列将被重复n次。初始化一个长度为10的列表，每个元素的值为None(None为Python内建值，表示：这里什么也没有)可以这样：

# -- coding: utf-8 --
sequence = [None] * 10

# 输出：[None, None, None, None, None, None, None, None, None, None]
print sequence

1.5 成员资格

可以使用in运算符判断一个对象是否为某个序列的成(元素)，如下：

# --- coding:utf-8 ---   
permissions = 'rw'
fruits = ['apple','peach','grape']

# 输出:True
print 'w' in permissions

# 输出:True
print 'apple' in fruits

# 输出:False
print 'orange' in fruits

1.6 长度、最小值和最大值

Python的内建函数：len/min/max的作用分别是：返回序列中包含元素的数量，返回序列中最小和最大元素。如下：

# -- coding: utf-8 --
numbers = [-1,21,89]

# 输出：3
print len(numbers)

# 输出：-1
print min(numbers)

# 输出：89
print max(numbers)

2. 列表

列表是可变的(mutable)，且提供很多有用的函数。

2.1 list函数

通过使用list函数可以将字符串转换为一个序列。(注意：list函数适用于所有类型的序列，而不只是字符串)，如下：

# -- coding: utf-8 --
python = list('python')

# 输出：['p', 'y', 't', 'h', 'o', 'n']
print python

2.2 基本的列表操作

列表可以使用所有适用于序列的标准操作，如索引、分片、连接和乘法。

改变列表：元素赋值

# --- coding: utf-8 ---
x = [1,1,1]

# 改变索引1元素的值
x[1] = 2

# 输出2
print x[1]

删除元素

# -- coding: utf-8 --
fruits = ['apple','orange','banana']

# 使用del语句删除元素
del fruits[1]

# 输出：['apple', 'banana']
print fruits

分片赋值

通过分片赋值可以：一次为多个元素赋值、插入元素、删除元素,如下：

# -- coding: utf-8 --
name = list('perl')
# 输出：['p', 'e', 'r', 'l']
print name

# 一次为多个元素赋值
name[2:] = list('ar')

# 输出：['p', 'e', 'a', 'r']
print name

# 通过分片赋值插入元素
numbers = [1,5]
numbers[1:1] = [2,3,4]

# 输出：[1, 2, 3, 4, 5]
print numbers

#通过分片赋值删除元素
numbers[1:4] = []

# 输出：[1, 5]
print numbers

2.3 列表方法

更多列表的使用方法和API，请参考Python文档：http://docs.python.org/2/library/functions.html#list

append：用于在列表末尾追加新对象：

# -- coding: utf-8 --

# append函数
lst = [1,2,3]
lst.append(4)
# 输出：[1, 2, 3, 4]
print lst 

count：用于统计某个元素在列表中出现的次数：

# count函数
temp_str = ['to','be','not','to','be']
# 输出：2
print temp_str.count('to') 

extend：可以在列表末尾一次性追加另一个序列中的多个值，和连接操作不同，extend方法是修改了被扩展的序列(调用extend方法的序列)，而原始的连接操作返回的是一个全新的列表

# extend函数
a = [1,2,3]
b = [4,5,6]
a.extend(b)
#输出：[1, 2, 3, 4, 5, 6]
print a 
# 输出：[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
print a + [7,8,9]
# 输出：[1, 2, 3, 4, 5, 6]
print a

index：用于从列表中找出某个值第一个匹配项的索引位置

# index函数
knights = ['we','are','the','knights','who','say','ni']
# 输出：4
print knights.index('who')
# 抛出异常：ValueError: 'me' is not in list
print knights.index('me')

insert：用于将对象插入到列表中

# insert函数
numbers = [1,2,3,5,6]
numbers.insert(3,'four')
# 输出：[1, 2, 3, 'four', 5, 6]
print numbers

pop：移除列表中的一个元素(默认是最后一个)，并且返回该元素的值。通过pop方法可以实现一种常见的数据结构——栈（LIFO，后进先出）。

# pop函数
x = [1,2,3]
x.pop()
# 输出：[1, 2]
print x
y = x.pop(0)
# 输出：[2]
print x
# 输出：1
print y

remove：移除列表中某个值的第一个匹配项

# remove函数
x = ['to','be','not','to','be']
x.remove('to')
# 输出：['be', 'not', 'to', 'be']
print x
# 移除列表没有的元素会抛出异常
x.remove('too')

reverse：将列表中的元素反向存放

# reverse函数
x = [1,2,3]
x.reverse()
# 输出：[3, 2, 1]
print x

sort：对列表进行排序。注意：sort函数时没有返回值的(None),它作用于源序列。可以通过sorted函数来获取已排序的列表副本。

# sort函数
x = [3,1,2,7,6,9,5,4,8]
y = x[:]
z = x
y.sort()
# 输出：[3, 1, 2, 7, 6, 9, 5, 4, 8]
print x
# 输出：[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
print y
# 输出：[3, 1, 2, 7, 6, 9, 5, 4, 8]
print z

cmp(x,y)：通过自定义比较函数(compare)，可以实现自定义排序

3. 元组：不可变序列

元组和列表最大的区别在于：元组不能修改。

3.1 创建元组

创建元组很简单，只需要将元素用括号(可选)括起来，并使用逗号分隔符(即使只有一个元素)来分隔各个元素即可：

# -- coding: utf-8 --
fruits = ('apple','orange','banana')
none_tuple = ()
fruits_1 =('apple',)

# 输出：<type 'tuple'>
print type(fruits)
print type(none_tuple)
print type(fruits_1)

3.2 使用tuple函数

通过tuple函数可以将一个序列转换为元组。如下：

# -- coding: utf-8 --
temp_tuple = tuple([1,2,3])

# 输出：(1, 2, 3)
print temp_tuple
# 输出：('a', 'b', 'c')
print tuple('abc')

3.3 基本元组操作

由于元组是不可变的，所有没有提供像列表一样的函数，基本元组操作就是创建和访问。同样，元组作为序列的一种，也支持分片：

# -- coding: utf-8 --
temp_tuple = tuple([1,2,3])

# 输出：1
print temp_tuple[0]
# 输出：(1, 2)
print temp_tuple[0:2]

3.4 那些地方需要使用元组

• 元组可以在映射(和集合的成员)中作为键(key)使用，而列表不行
• 元组作为很多内建函数和方法的返回值存在

参考资料&进一步阅读

《Python基础教程》

《Learn Python The Hard Way, 2nd Edition》

http://www.pythondoc.com/pythontutorial27/index.html