python学习笔记之一：列表与元组

最近在看《python基础教程》（基于python2.x），下面总结一下第二章列表与元组的知识：

      在这章中引入了数据结构的概念。数据结构是通过某种方式组织在一起的数据元素的集合。在python中，最基本的数据结构就是序列。序列中的每个元素被分配一个序号，即元素的位置，也被称为索引。注意：第一个索引是0。

1.序列概览

      python有6种内建的序列：列表，元组，字符串，Unicode字符串，buffer对象和xrange对象。

      这里重点介绍列表和元组。列表和元组主要区别在于，列表可以修改，元组不可修改。一般来说，在几乎所有情况下列表都可以代替元组。

      在需要操作一组数值的时候，序列很好用：

Edward = ["Gumby",42]

      同时，序列可以包含其他的序列。如：

Edward = ["Gumby",42]
John = ["Smith",50]
database = [Edward,John]

2. 通用序列操作

      所有序列类型都可以进行某些特点的操作，包括：索引，分片，加，乘以及检查某个元素是否属于序列的成员（成员资格）。除此之外，python还有计算序列长度，找出最大元素和最小元素的内建函数。

 2.1 索引

序列中的所有元素都是有编号的--从0开始递增。这些元素可以通过编号分别访问：

>>>greeting = "hello"
>>>greeting[0]
'H'

使用负数索引的话，python会从右边，也就是从最后一个元素开始计数，最后一个元素的位置编号是-1！

>>> greeting[-1]
'g’

2.2 分片

分片可以访问一定范围内的元素，通过冒号相隔的2个索引来实现。分片对于提取序列的一部分是很有用的，第一个索引是提取部分的第一个元素编号，最后的索引是分片之后剩下部分的第一个元素编号。

>>> number = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]
>>> number[3:6]
[4,5,6]
>>> number[0:1]
[1]

2.2.1 优雅的捷径

需要访问最后3个元素，可以这样显式操作：

>>> number[7:10]
[8,9,10]

这里索引10指向的第11个元素不存在，却是在最后一个元素之后。

如果需要从列表结尾开始计数，就是说如果分片所得部分包括序列结尾的元素，那么只需置空最后一个索引：

>>> number[-3:]
[8,9,10]

这种方法适用于序列开始的元素或者显示整个序列：

>>> number[:3]
[1,2,3]
>>> number[:]
[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]

2.2.2 更大的步长

进行分片的时候，分片的开始和结束都需要进行指定，另一个参数-步长，通常是隐式设置的。默认的步长是1。如果显示设置步长为比1大的数，那么会跳过某些元素。

>>> number[0:10:2]
[1,3,5,7,9]
>>> number[3:6:3]
[4]

步长不能为0，但是可以是负数，即从右到左提取元素：

>>> number[10:0:-2]
[10,8,6,4,2]
>>> number[0:10:-2]
[]

上面第二个式子是错误的，使用一个负数作为步长时，必须让开始点大于结束点。

2.3 序列相加

通过使用加号可以进行序列的连接操作：

>>> [1,2,3] + [4,5,6]
[1,2,3,4,5,6]
>>>'hello, ' + 'world'
'hello, world'
>>>[1,2,3] + 'hello'
TypeError:can only concatenate list(not 'string') to list

如上面第三个例子所示，列表和字符串是无法连接到一块的，尽管它们都是序列，但是只有2种相同类型的序列才能进行连接操作。

2.4 乘法

用数字x乘以一个序列会生成新的序列，在新的序列中，原来的序列被重复x次：

>>> 'python' *5
'pythonpythonpythonpythonpython'
>>> [42] * 5
[42,42,42,42,42]

None，空列表和初始化

空列表可以通过2个中括号进行表示（[]），但是如果想创建一个占用十个元素空间，却不包括任何有用内容的列表，我们就需要一个值来代表空值，可以这样做：

>>> sequence = [None] * 10
>>> sequence 
[None,None,None,None,None,None,None,None,None,None]

2.5 成员资格

为了检查一个值是否在序列中，可以使用in运算符。它检查某个条件是否为真，然后返回相应的值（True或False）

>>> p = 'write'
>>> 'w' in p
True
>>> user =["a","b","c"]
>>> raw_input('Enter:') in user
Enter:a
True

2.6 长度，最大最小值

>>> numbers = [10,20,30]
>>> len(numbers)
3
>>> max(numbers)
30
>>> min(numbers)
10
>>> max(1,99)
99
>>> min(1,99)
1

上面最后2个例子中，max函数和min函数的参数并不是序列，而是以多个数字直接作为参数。

3.列表：python的“苦力”

3.1 list函数

因为字符串不能像列表一样被修改，所以有时候根据字符串创建列表会很有用。ps：list函数适用于所有类型的列表，不只是字符串。

>>> list('hello')
['h','e','l','l','o']

提示：可以用下面的表达式将一个由字符组成的列表转换为字符串：

>>> strs = ‘ ’.jion（list）
>>> strs
"h e l l o"

3.2 基本列表操作

方法是一个与某些对象有紧密联系的函数，对象可能是列表，数字，也可能是字符串或者其他类型的对象。列表提供了几个方法，用于检测或者修改其中的内容。

 3.2.1 append

append方法用于在列表末尾追加新的对象：

>>> lst = [1,2,3]
>>> lst.append(4)
>>> lst
[1,2,3,4]

注意：append方法不是简单地返回一个修改过的新列表，而是直接修改原来的列表。

3.2.2 count

count方法统计某个元素在列表中出现的次数：

>>> x =[[1,2],1,1,[1,2,[1,2]]]
>>> x.count(1)
2

3.2.3 extend

extend方法可以在列表的末尾一次性追加另一个序列中的多个值。

>>> a = [1,2,3]
>>> b = [4,5,6]
>>> a.extend(b)
>>> a
[1,2,3,4,5,6]

注意：extend方法和连接操作（+）最主要的区别在于：extend方法修改了被扩展的序列，而连接操作会返回一个全新的列表。

3.2.4 index

index方法用于从列表中找出某个值第一次匹配项的索引位置：

>>> knights = ['we','are','the','knights']
>>> knights.index('the')
2
>>> knights.index("hi")
ValueError:list.index(x):x not in list

当匹配项没有被找到时，会引发一个异常。

3.2.5 insert

insert方法用于将对象插入到列表中：

>>> numbers = [1,2,3,6]
>>> numbers = insert(3,5)
>>> numbers
[1,2,3,5,6]
>>> numbers[3:3] = [4]
>>> numbers
[1,2,3,4,5,6]

上面最后一个例子中通过分片赋值实现插入，但是可读性不如insert。

3.2.6 pop

pop方法会移除列表中的一个元素，并且放回该元素的值，它是唯一一个既能修改列表又能返回元素值的列表方法：

>>> x = [1,2,3]
>>> x.pop()
3
>>> x
[1,2]

3.2.7 remove

 remove方法用于移除列表中某个值的第一个匹配项：

>>> x = ['to','be','to']
>>> x.remove('to')
>>> x
['be','to']
>>> x.remove('kkk')
ValueError:list.remove(x):x not in list

可以看到只有第一次出现的值被移除了，而不在列表中的值是不会移除的。

 3.2.8 reverse

reverse方法将列表中的元素反向存放：

>>> x = [1,2,3]
>>> x.reverse()
>>> x
[3,2,1]

 3.2.9 sort

sort方法用于在原位置对列表进行排序，意味着改变原来的列表，而不是简单地返回一个已排序的列表副本。

如果想要得到一个排序而不改变原来的数值，那就需要先赋值再排序：

>>> x = [4,2,7,1]
>>> y = x[:]
>>> y.sort()
>>> x
[4,2,7,1]
>>>y
[1,2,4,7]

注意：上面的例子中赋值使用的是y=x[:]，分片是一种很有效率的复制整个列表的方法。如果简单地把x赋值给y是没有的（y=x），因为这样做就让x和y指向同一个列表了。

另一种获取已排序列表副本的方法是使用sorted函数：

>>> x = [4,5,3,7,2]
>>> y = sorted(x)
>>> x
[4,5,3,7,2]
>>> y
[2,3,4,5,7]

 3.2.10 高级排序

如果希望元素能够按照特定的方式进行排序，那么可以通过compare(x,y)的形式自定义比较函数。内建cmp函数提供了比较函数的默认实现方式：

>>> cmp(1,2)
-1
>>> cmp(2,1)
1
>>> cmp(1,1)
0
>>> numbers = [5,3,9,7]
>>> numbers.sort(cmp)
>>> numbers 
[3,5,7,9]

sort方法有另外2个可选参数-key和reverse。要使用它们，那就要通过名字来指定。

>>> x = ['a','abc','ab']
>>> x.sort(key=len)
>>> x
['a','ab','abc']
>>> y = [2,4,1,5]
>>> y.sort(reverse)
>>> y
[5,4,2,1]

 4.元组：不可变序列

 创建元组的语法很简单：如果你用逗号分隔了一些值，那么你就自动创建了元组。

>>>1,2,3
(1,2,3)
>>>(1,2,3)
(1,2,3)
>>>()
()
>>>42,
(42,)

如上面最后一个例子，如果要实现一个包括一个值的元组，必须在数值后面加一个逗号。

 4.1 tuple函数

tuple将一个序列作为参数并把它转换为元组，如果参数是元组，那么该参数就会被原样返回：

>>> tuple([1,2,3])
(1,2,3)
>>> tuple('abc')
('a','b','c')
>>> tuple((1,2,3))
(1,2,3)

4.2 基本元组操作

元组其实并不复杂，除了创建元组和访问元组元素之外，也没有太多其他操作：

>>>x = 1,2,3
>>>x[1]
2
>>> x[0:2]
(1,2)

元组的分片还是元组，就像列表的分片还是列表一样。

4.3 那么，意义何在

元组是不可替代的：

（1）元组可以在映射中当作键使用，而列表不行。

（2）元组作为很多内建函数和方法的返回值存在。