### 2.5.1 列表類型 list 列表（list）是由若干數據組成的序列（sequence）①。構成列表的數據既能作為一個整 體去參加運算，也可以作為個體去參加運算。現實世界中列表是很常見的數據，如名單、待 辦事項清單、數學中的數列等都可表示為列表。Python 提供了內建類型 list 以支持列表數 據的表示和操作。 列表的表示 Python 列表類型的字面值采用如下形式： ``` [<表達式 1>, <表達式 2>, ..., <表達式 n>] ``` 即用一對方括號將以逗號分隔的若干數據（表達式的值）括起來。 列表中成員的個數稱為列表的長度，可以用 len()函數求得。 就像數學里有空集一樣，不含任何成員的列表也是有意義的，稱為空列表，用一對方括號[]表示。空列表的長度當然為 0。 可以將列表字面值賦給變量，以便將來通過變量引用該列表。 下面的語句演示了列表的類型、字面值、長度等基本概念： ``` >>> type([1,3,5,7,9]) &lt;type 'list'&gt; >>> len([1,3,5,7,9]) 5 >>> ["list","sequence"] ['list', 'sequence'] >>> print [],len([]) [] 0 >>> x = ['apple','banana','orange'] >>> type(x) <type 'list'> ``` ① 列表和序列幾乎是同義詞，但本書對兩個術語的用法做了區分。序列用作更一般的術語，列表只是序列 的特例。例如，和列表一樣，字符串、元組也可視為序列的特例。 ``` >>> print x ['apple', 'banana', 'orange'] ``` 很多編程語言都提供一種稱為數組（array）的數據類型，數組可以說是列表的特例。 數組的特殊之處有兩點：一是固定長度，即成員個數是固定的；二是各成員是同類型的。因 此我們常說程序中定義了一個“長度為 10 的整數數組”或者“長度為 5 的字符串數組”等 等。而 Python 的列表類型沒有這兩條限制，不但列表長度可以動態改變，而且列表的成員 可以是不同類型的數據。例如，下面這個列表由整數、浮點數、字符串和布爾值四種類型的 數據構成： ``` >>> y = [123,"apple",3.14,True] >>> y [123, 'apple', 3.14, True] ``` 列表的成員本身也可以是列表，如： ``` >>> z = ["my favorite",["apple","pear"],3.14,[True,False]] >>> print z ['my favorite', ['apple', 'pear'], 3.14, [True, False]] ``` 計算機應用于數學計算時，經常需要表示數學中的矩陣，顯然矩陣可以用以列表為成員 的列表很輕松地表示出來。例如下面的列表 m 就表示了一個 2×3 階的矩陣： ``` >>> m = [[11,12,13],[21,22,23]] >>> print m [[11, 12, 13], [21, 22, 23]] ``` 列表的操作 為了對列表進行操作，Python 提供了列表成員的索引機制，即通過位置編號來引用列 表成員。列表中第一個成員的索引為 0，第二個成員的索引為 1，其余依此類推。也可以從 后往前編號：最后一個成員的索引是-1，倒數第二個成員的索引是-2，其余依此類推。通 過索引操作訪問列表成員的一般形式如下： &lt;列表&gt;[&lt;數值表達式&gt;] 其中數值表達式的值就是位置索引，整個索引操作的返回結果就是索引位置上的成員。如果 索引超出了范圍，則導致出錯。 接著前面的例子，我們來通過索引訪問列表成員： ``` >>> x[0] 'apple' >>> x[-1] 'orange' >>> i = 0 >>> x[i+1] 'banana' >>> x[3] Traceback (most recent call last): File "<pyshell#8>", line 1, in <module> x[3] IndexError: list index out of range >>> print y[3],y[1] True apple >>> m[0] [11, 12, 13] >>> m[0][1] 12 ``` 其中最后兩個例子顯示，我們可以用 m[0]來訪問矩陣 m 的第一行，用 m[0][1]來訪問矩 陣 m 的第一行、第二列的元素。 Python 也支持通過指定列表的一個索引區間來訪問列表的“子列表”，一般形式是： ``` <列表>[開始位置:結束位置] ``` 其中開始位置和結束位置都是 int 類型的表達式，整個操作的含義是返回從開始位置到結束位置（不含）的子列表。開始位置和結束位置是可選的，在未指定的情況下，Python 默認開始位置為 0，結束位置為 n（列表長度）。仍然延續上面的例子： ``` >>> x[0:2] ['apple', 'banana'] >>> x[1:] ['banana', 'pear'] >>> x[:-1] ['apple', 'banana'] ``` 我們看到，列表的索引機制和前面學過的字符串類型很像。這一點都不奇怪，因為字符 串可以看作是列表的特例——由字符組成的列表。對字符串能執行的操作，對列表也是可以 的。因此，前面學過的字符串運算+和*，也適用于列表，可以實現列表的合并、復制操作。 例如： ``` >>> [1,3,5] + [2,4] [1, 3, 5, 2, 4] >>> 10 * [0] [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0] ``` 然而，列表和字符串有一個重大不同：字符串是不可更改的，而列表是可以更改的。我 們可以為列表增加成員、刪除成員、改變某個成員的值等等。延續前面的例子演示如下： ``` >>> x[2] = "pear" >>> x ['apple', 'banana', 'pear'] >>> x = x + ["peach"] >>> x ['apple', 'banana', 'pear', 'peach'] >>> del x[1] >>> x ['apple', 'pear', 'peach'] ``` 以上語句首先將列表 x 的第 3 個成員從'orange'改成了'pear'，然后為 x 增加了第 4 個 成員'peach'，最后將 x 的第 2 個成員'banana'刪除。這里 del()是 Python 的內建函數， 用于刪除數據。 注意，增加、修改、刪除操作除了可以像以上例子一樣針對單個列表成員進行，也可以針對列表的一個片段進行。 Python 還支持對列表的許多其他操作，包括搜索列表以查找特定數據、在列表中間插 入數據、給列表排序等等，將在第 6 章中介紹。 range()函數 Python 語言提供了一個內建函數 range()，用于產生整數列表。我們在第 1 章中已經 見到它的用法，這里給出其完整的用法介紹。 range()的一般形式是： range(<起點>, <終點>, <步長>) 返回結果是從起點到終點的有序整數列表，各整數之間以步長為差。要特別注意一點，終點 的含義是說列表中的整數不得超過終點，但它本身是不包含在列表當中的，對此初學者很容 易犯錯。另外，起點或步長是可以省略的，它們的缺省值分別是 0 和 1。因此，range 函數 的使用方式有以下三種： ``` range(n)：產生整數列表[0,1,2,...,n-1] range(i,j)：產生整數列表[i,i+1,i+2, ..., j-1] range(i,j,s)：產生整數列表[i,i+s,i+2s,...] ``` 其中第三種形式的返回結果取決于步長 s，不一定以 j-1 作為最后一個成員。 下面看幾個例子： ``` >>> range(10) [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] >>> range(5,10) [5, 6, 7, 8, 9] >>> range(1,10,2) [1, 3, 5, 7, 9] >>> range(10,0,-3) [10, 7, 4, 1] >>> range(1,1) [] ``` 從例中可見，當步長為正數時產生遞增的列表，當步長為負數時產生遞減的列表。最后一個 例子表明，如果沒有滿足條件的整數（從 1 開始并且小于 1 的整數是不存在的），則產生空 列表。 range()函數常和 for 循環語句連用，詳見第 3 章。