列表简介

3.1　列表是什么

列表由一系列按特定顺序排列的元素组成。你可以创建包含字母表中所有字母、数字0~9或所有家庭成员姓名的列表；也可以将任何东西加入列表中，其中的元素之间可以没有任何关系。鉴于列表通常包含多个元素，给列表指定一个表示复数的名称（如letters、digits或names）是个不错的主意。

在Python中，用方括号（[]）来表示列表，并用逗号来分隔其中的元素。下面是一个简单的列表示例，这个列表包含几种自行车：

bicycles.py

bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
print(bicycles)

['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']

3.1.1　访问列表元素

列表是有序集合，因此要访问列表的任何元素，只需将该元素的位置或索引告诉Python即可。要访问列表元素，可指出列表的名称，再指出元素的索引，并将其放在方括号内。

例如，下面的代码从列表bicycles中提取第一款自行车：

  bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
❶ print(bicycles[0])

trek

你还可以对任何列表元素调用第2章介绍的字符串方法。例如，可使用方法title()让元素'trek'的格式更整洁：

bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
print(bicycles[0].title())

3.1.2　索引从0而不是1开始

在Python中，第一个列表元素的索引为0，而不是1。在大多数编程语言中都是如此，这与列表操作的底层实现相关。如果结果出乎意料，请看看你是否犯了简单的差一错误。

第二个列表元素的索引为1。根据这种简单的计数方式，要访问列表的任何元素，都可将其位置减1，并将结果作为索引。例如，要访问第四个列表元素，可使用索引3。

下面的代码访问索引1和3处的自行车：

bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
print(bicycles[1])
print(bicycles[3])

cannondale
specialized

bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
print(bicycles[-1])

3.1.3　使用列表中的各个值

可像使用其他变量一样使用列表中的各个值。例如，你可以使用拼接根据列表中的值来创建消息。

下面来尝试从列表中提取第一款自行车，并使用这个值来创建一条消息：

  bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
❶ message = "My first bicycle was a " + bicycles[0].title() + "."

  print(message)

My first bicycle was a Trek.

3.2　修改、添加和删除元素

你创建的大多数列表都将是动态的，这意味着列表创建后，将随着程序的运行增删元素。例如，你创建一个游戏，要求玩家射杀从天而降的外星人；为此，可在开始时将一些外星人存储在列表中，然后每当有外星人被射杀时，都将其从列表中删除，而每次有新的外星人出现在屏幕上时，都将其添加到列表中。在整个游戏运行期间，外星人列表的长度将不断变化。

3.2.1　修改列表元素

修改列表元素的语法与访问列表元素的语法类似。要修改列表元素，可指定列表名和要修改的元素的索引，再指定该元素的新值。

例如，假设有一个摩托车列表，其中的第一个元素为'honda'，如何修改它的值呢？

motorcycles.py

❶ motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
  print(motorcycles)

❷ motorcycles[0] = 'ducati'
  print(motorcycles)

['honda', 'yamaha', 'suzuki']
['ducati', 'yamaha', 'suzuki']

3.2.2　在列表中添加元素

你可能出于众多原因要在列表中添加新元素，例如，你可能希望游戏中出现新的外星人、添加可视化数据或给网站添加新注册的用户。Python提供了多种在既有列表中添加新数据的方式。

1. 在列表末尾添加元素

在列表中添加新元素时，最简单的方式是将元素附加到列表末尾。给列表附加元素时，它将添加到列表末尾。继续使用前一个示例中的列表，在其末尾添加新元素'ducati'：

  motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
  print(motorcycles)

❶ motorcycles.append('ducati')
  print(motorcycles)

['honda', 'yamaha', 'suzuki']
['honda', 'yamaha', 'suzuki', 'ducati']

motorcycles = []

motorcycles.append('honda')
motorcycles.append('yamaha')
motorcycles.append('suzuki')

print(motorcycles)

['honda', 'yamaha', 'suzuki']

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。为此，你需要指定新元素的索引和值。

  motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']

❶ motorcycles.insert(0, 'ducati')
  print(motorcycles)

['ducati', 'honda', 'yamaha', 'suzuki']

你经常需要从列表中删除一个或多个元素。例如，玩家将空中的一个外星人射杀后，你很可能要将其从存活的外星人列表中删除；当用户在你创建的Web应用中注销其账户时，你需要将该用户从活跃用户列表中删除。你可以根据位置或值来删除列表中的元素。

1. 使用del语句删除元素

如果知道要删除的元素在列表中的位置，可使用del语句。

  motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
  print(motorcycles)

❶ del motorcycles[0]
  print(motorcycles)

['honda', 'yamaha', 'suzuki']
['yamaha', 'suzuki']

motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
print(motorcycles)

del motorcycles[1]
print(motorcycles)

['honda', 'yamaha', 'suzuki']
['honda', 'suzuki']

2. 使用方法pop()删除元素

有时候，你要将元素从列表中删除，并接着使用它的值。例如，你可能需要获取刚被射杀的外星人的 x 和 y 坐标，以便在相应的位置显示爆炸效果；在Web应用程序中，你可能要将用户从活跃成员列表中删除，并将其加入到非活跃成员列表中。

方法pop()可删除列表末尾的元素，并让你能够接着使用它。术语弹出（pop）源自这样的类比：列表就像一个栈，而删除列表末尾的元素相当于弹出栈顶元素。

下面从列表motorcycles中弹出一款摩托车：

❶ motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
  print(motorcycles)

❷ popped_motorcycle = motorcycles.pop()
❸ print(motorcycles)
❹ print(popped_motorcycle)

输出表明，列表末尾的值'suzuki'已删除，它现在存储在变量popped_motorcycle中：

['honda', 'yamaha', 'suzuki']
['honda', 'yamaha']
suzuki

motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']

last_owned = motorcycles.pop()
print("The last motorcycle I owned was a " + last_owned.title() + ".")

The last motorcycle I owned was a Suzuki.

实际上，你可以使用pop()来删除列表中任何位置的元素，只需在括号中指定要删除的元素的索引即可。

  motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']

❶ first_owned = motorcycles.pop(0)
❷ print('The first motorcycle I owned was a ' + first_owned.title() + '.')

The first motorcycle I owned was a Honda.

如果你不确定该使用del语句还是pop()方法，下面是一个简单的判断标准：如果你要从列表中删除一个元素，且不再以任何方式使用它，就使用del语句；如果你要在删除元素后还能继续使用它，就使用方法pop()。

4. 根据值删除元素

有时候，你不知道要从列表中删除的值所处的位置。如果你只知道要删除的元素的值，可使用方法remove()。

例如，假设我们要从列表motorcycles中删除值'ducati'。

  motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki', 'ducati']
  print(motorcycles)

❶ motorcycles.remove('ducati')
  print(motorcycles)

['honda', 'yamaha', 'suzuki', 'ducati']
['honda', 'yamaha', 'suzuki']

❶ motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki', 'ducati']
  print(motorcycles)

❷ too_expensive = 'ducati'
❸ motorcycles.remove(too_expensive)
  print(motorcycles)
❹ print("\nA " + too_expensive.title() + " is too expensive for me.")

['honda', 'yamaha', 'suzuki', 'ducati']
['honda', 'yamaha', 'suzuki']

A Ducati is too expensive for me.

注意　方法remove()只删除第一个指定的值。如果要删除的值可能在列表中出现多次，就需要使用循环来判断是否删除了所有这样的值。你将在第7章学习如何这样做。

3.3　组织列表

在你创建的列表中，元素的排列顺序常常是无法预测的，因为你并非总能控制用户提供数据的顺序。这虽然在大多数情况下都是不可避免的，但你经常需要以特定的顺序呈现信息。有时候，你希望保留列表元素最初的排列顺序，而有时候又需要调整排列顺序。Python提供了很多组织列表的方式，可根据具体情况选用。

3.3.1　使用方法sort()对列表进行永久性排序

Python方法sort()让你能够较为轻松地对列表进行排序。假设你有一个汽车列表，并要让其中的汽车按字母顺序排列。为简化这项任务，我们假设该列表中的所有值都是小写的。

cars.py

  cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
❶ cars.sort()
  print(cars)

['audi', 'bmw', 'subaru', 'toyota']

cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
cars.sort(reverse=True)
print(cars)

['toyota', 'subaru', 'bmw', 'audi']

要保留列表元素原来的排列顺序，同时以特定的顺序呈现它们，可使用函数sorted()。函数sorted()让你能够按特定顺序显示列表元素，同时不影响它们在列表中的原始排列顺序。

下面尝试对汽车列表调用这个函数。

  cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']

❶ print("Here is the original list:")
  print(cars)

❷ print("\nHere is the sorted list:")
  print(sorted(cars))

❸ print("\nHere is the original list again:")
  print(cars)

  Here is the original list:
  ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']

  Here is the sorted list:
  ['audi', 'bmw', 'subaru', 'toyota']

❹ Here is the original list again:
  ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']

注意　在并非所有的值都是小写时，按字母顺序排列列表要复杂些。决定排列顺序时，有多种解读大写字母的方式，要指定准确的排列顺序，可能比我们这里所做的要复杂。然而，大多数排序方式都基于本节介绍的知识。

3.3.3　倒着打印列表

要反转列表元素的排列顺序，可使用方法reverse()。假设汽车列表是按购买时间排列的，可轻松地按相反的顺序排列其中的汽车：

cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
print(cars)

cars.reverse()
print(cars)

['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
['subaru', 'toyota', 'audi', 'bmw']

3.3.4　确定列表的长度

使用函数len()可快速获悉列表的长度。在下面的示例中，列表包含4个元素，因此其长度为4：

>>> cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
>>> len(cars)
4

注意　Python计算列表元素数时从1开始，因此确定列表长度时，你应该不会遇到差一错误。

3.4　使用列表时避免索引错误

刚开始使用列表时，经常会遇到一种错误。假设你有一个包含三个元素的列表，却要求获取第四个元素：

motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
print(motorcycles[3])

Traceback (most recent call last):
  File "motorcycles.py", line 3, in 
    print(motorcycles[3])
IndexError: list index out of range

索引错误意味着Python无法理解你指定的索引。程序发生索引错误时，请尝试将你指定的索引减1，然后再次运行程序，看看结果是否正确。

别忘了，每当需要访问最后一个列表元素时，都可使用索引-1。这在任何情况下都行之有效，即便你最后一次访问列表后，其长度发生了变化：

motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
print(motorcycles[-1])

'suzuki'

motorcycles = []
print(motorcycles[-1])

Traceback (most recent call last):
  File "motorcyles.py", line 3, in 
    print(motorcycles[-1])
IndexError: list index out of range