Python 内置的数据结构
二、列表(list)
想一想：
前面学习的字符串可以用来存储一串信息，那么想一想，怎样存储咱们班所有同学的名字呢？
定义100个变量，每个变量存放一个学生的姓名可行吗？有更好的办法吗？
答：
列表
列表介绍
listpython 中一般把它翻译为列表.
list 是 python 中用途最广的一种数据结构。
list 可以存储多个数据，这些数据用 [ ] 包裹，各个数据之间用 , 分割。
list中的元素可以是任意类型的，但是实际使用的时，一个list 中一般只存储一种数据类型的数据。
list 中可以存储的元素是有顺序的，且允许重复。
list 中的元素也可以更改。
list的索引从0开始。索引就是数据在列表中的位置编号，索引又可以被称为下标。从列表中取值时，如果超出索引范围，程序会报错
2.1 声明 list和使用
nums = [10, 20, 40, 30, 25]
print(nums)
print(nums[0]) # 10
内置函数 len 也可以获取到 list 的长度
获取列表中某一个元素的数值
列表名[index]
index：表示列表中元素的下标(或者理解为位置，从0开始。到长度-1。不能越界)
2.2 列表的循环遍历
使用for ...in
for 变量名 in 列表名:
print(变量名) # 就是打印输出列表中的每一个元素
示例代码：
name_list = ["张三","李四","王五","王二狗"]
for name in name_list:
print("姓名：%s " % name)
使用while循环
示例代码：
name_list = ["张三","李四","王五","王二狗"]
index = 0
while index < len(name_list):
print("姓名： %s " % name_list[index])
2.3 列表的常用操作
2.3.1 列表中元素的增删改
修改list 中的元素
list 和字符串不太一样。字符串是不可变的。 而list 是可变的。
我们可以通过索引去更改指定索引位置的元素的值
nums1 = [10, 20, 40, 30, 25]
nums1[2] = 200
print(nums1)
向 list中添加元素和从 list 中删除元素
list.append(value) 向 list 的末尾添加元素
list.pop([index]) 把指定索引位置的元素删除. 如果不传入参数就是删除最后一个元素
list.insert(index, ele) 把元素 ele 插入到指定的 index 位置。原来的元素会自动右移动
nums1 = [10, 20, 40, 30, 25]
nums1.append(1000)
print(nums1)
nums1.pop(0)
print(nums1)
nums1.insert(2, 2000)
print(nums1)
还有一种删除元素的办法:使用 del 运算符
del关键字本质上是用来将一个变量从内存中删除的。
nums1 = [10, 20, 40, 30, 25]
del nums1[0]
print(nums1)
del nums1[0:2]
print(nums1)
通过切片也可以修改 list 中的元素，甚至清空 list
nums1 = [10, 20, 40, 30, 25]
nums1[:2] = ["A", "B", "C"] # 下标0、1的元素用 ["A", "B", "C"] 去替换
print(nums1)
nums1[:] = [] # clear list
print(nums1)
extend
通过extend可以将另一个集合中的元素逐一添加到列表中
a = [1, 2]
b = [3, 4]
a.append(b) # [1, 2, [3, 4]]
a.extend(b) # [1, 2, [3, 4], 3, 4]
面试题：+= 对于列表的作用
针对于列表：a += b。不是做相加再赋值的操作。本质就是a.extend(b)
2.3.2 连接 list
list 可以像字符串那样通过 + 连接。得到的新的 list 包含了参与运算的两个 list 中所有元素
nums1 = [10, 20, 40, 30, 25]
nums2 = [100, 200]
num12 = nums1 + nums2
print(num12)
2.3.3 使用索引和切片
和字符串一样，list 也支持索引读取和切片。其实内置的序列类型都支持这样的操作
nums = [10, 20, 40, 30, 25]
print(nums[1])
print(nums[-3])
print(nums[:3])
print(nums[1:])
注意:
所有的切片操作都是返回一个新的 list ,所以我们可以通过切片非常轻松的 copy 一个list
nums = [10, 20, 40, 30, 25]
new_nums = nums[:] # 复制 list nums
print(new_nums)
注意:
这里的复制是浅复制. 其实以后你会发现在, 几乎所有的复制都是浅复制, 如果要深复制, 需要自己递归实现.
2.3.4 支持in和not in
nums1 = [10, 20, 40, 30, 25]
print(20 in nums1) # True
print(20 not in nums1) # False
2.4 嵌套(nested)的list
嵌套的意思是，列表中的元素也可以是列表。
因为列表中的元素可以是任意类型，所以嵌套也是很容易理解的。
nums = [[1, 2], [3, 4], [20, 10]]
print(nums)
print(nums[0][0])
print(nums[1][1])
2.5 列表推导(List Comprehensions)
列表推导，有人也叫列表包含。
他提供了一种更加简洁的方式去创建列表。
列表推导的语法:
[表达式 for item in 序列]
说明:
会对序列中的每个 item 执行表达式, 然后把值存入到一个新的列表中.
举个例子，要生成list [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]可以用list(range(1, 11))：
示例代码1：
nums = list(range(1, 11))
print(nums) # [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
示例代码2：求一个数的3次方
nums = [x**3 for x in range(10)]
print(nums)
上面的代码相当于:
nums = []
for x in range(10):
nums.append(x ** 3)
示例代码3：
列表推导的时候也可以添加条件：求偶数的平方
nums = [x ** 2 for x in range(20) if x % 2 == 0]
print(nums)
列表推导也支持for 的嵌套
示例代码4：
s1 = ["a", "b", "c"]
s2 = [20, 30]
s3 = [x + str(y) for x in s1 for y in s2]
print(s3)
注意:
得到的列表的长度是一种笛卡尔积. 也就是说新列表的长度是原列表的长度的乘积.
2.6 总结
通过以上的学习，我们可以看到str和list有许多通用的特点：都支持索引和切片
由于字符串是不可变对象，所以字符串没有删除的操作。list是可变的，所以提供了删除的操作。
| 序号 | 分类 | 关键字/函数/方法 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 01 | 增加 | 列表.insert(索引，数据) | 在指定位置插入数据 |
| 列表.append(数据) | 在末尾追加数据 | ||
| 列表.extend(列表2) | 将列表2的数据追加到列表 | ||
| 02 | 修改 | 列表[索引] = 新值 | 修改指定索引的数据 |
| 03 | 删除 | del 列表[索引] | 删除指定索引的数据 |
| 列表.remove[数据] | 删除第一个出现的指定数据 | ||
| 列表.pop | 删除末尾数据 | ||
| 列表.pop(索引) | 删除指定索引数据 | ||
| 列表.clear | 清空列表 | ||
| 04 | 统计 | len(列表) | 列表长度 |
| 列表.count(数据) | 数据在列表中出现的次数 | ||
| 05 | 排序 | 列表.sort() | 升序排序 |
| 列表.sort(reverse=True) | 降序排序 | ||
| 列表.reverse() | 逆序，反转 | ||
| 06 | 切片 | 列表[start:end] |