### 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])
<type 'list'>
>>> 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:
<列表>[<數值表達式>] 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。
- 前言
- 第 1 章 計算與計算思維
- 1.1 什么是計算?
- 1.1.1 計算機與計算
- 1.1.2 計算機語言
- 1.1.3 算法
- 1.1.4 實現
- 1.2 什么是計算思維?
- 1.2.1 計算思維的基本原則
- 1.2.2 計算思維的具體例子
- 1.2.3 日常生活中的計算思維
- 1.2.4 計算思維對其他學科的影響
- 1.3 初識 Python
- 1.3.1 Python 簡介
- 1.3.2 第一個程序
- 1.3.3 程序的執行方式
- 1.3.4 Python 語言的基本成分
- 1.4 程序排錯
- 1.5 練習
- 第 2 章 用數據表示現實世界
- 2.1 數據和數據類型
- 2.1.1 數據是對現實的抽象
- 2.1.1 常量與變量
- 2.1.2 數據類型
- 2.1.3 Python 的動態類型*
- 2.2 數值類型
- 2.2.1 整數類型 int
- 2.2.2 長整數類型 long
- 2.2.3 浮點數類型 float
- 2.2.4 數學庫模塊 math
- 2.2.5 復數類型 complex*
- 2.3 字符串類型 str
- 2.3.1 字符串類型的字面值形式
- 2.3.2 字符串類型的操作
- 2.3.3 字符的機內表示
- 2.3.4 字符串類型與其他類型的轉換
- 2.3.5 字符串庫 string
- 2.4 布爾類型 bool
- 2.4.1 關系運算
- 2.4.2 邏輯運算
- 2.4.3 布爾代數運算定律*
- 2.4.4 Python 中真假的表示與計算*
- 2.5 列表和元組類型
- 2.5.1 列表類型 list
- 2.5.2 元組類型 tuple
- 2.6 數據的輸入和輸出
- 2.6.1 數據的輸入
- 2.6.2 數據的輸出
- 2.6.3 格式化輸出
- 2.7 編程案例:查找問題
- 2.8 練習
- 第 3 章 數據處理的流程控制
- 3.1 順序控制結構
- 3.2 分支控制結構
- 3.2.1 單分支結構
- 3.2.2 兩路分支結構
- 3.2.3 多路分支結構
- 3.3 異常處理
- 3.3.1 傳統的錯誤檢測方法
- 3.3.2 傳統錯誤檢測方法的缺點
- 3.3.3 異常處理機制
- 3.4 循環控制結構
- 3.4.1 for 循環
- 3.4.2 while 循環
- 3.4.3 循環的非正常中斷
- 3.4.4 嵌套循環
- 3.5 結構化程序設計
- 3.5.1 程序開發過程
- 3.5.2 結構化程序設計的基本內容
- 3.6 編程案例:如何求 n 個數據的最大值?
- 3.6.1 幾種解題策略
- 3.6.2 經驗總結
- 3.7 Python 布爾表達式用作控制結構*
- 3.8 練習
- 第 4 章 模塊化編程
- 4.1 模塊化編程基本概念
- 4.1.1 模塊化設計概述
- 4.1.2 模塊化編程
- 4.1.3 編程語言對模塊化編程的支持
- 4.2 Python 語言中的函數
- 4.2.1 用函數減少重復代碼 首先看一個簡單的用字符畫一棵樹的程序:
- 4.2.2 用函數改善程序結構
- 4.2.3 用函數增強程序的通用性
- 4.2.4 小結:函數的定義與調用
- 4.2.5 變量的作用域
- 4.2.6 函數的返回值
- 4.3 自頂向下設計
- 4.3.1 頂層設計
- 4.3.2 第二層設計
- 4.3.3 第三層設計
- 4.3.4 第四層設計
- 4.3.5 自底向上實現與單元測試
- 4.3.6 開發過程小結
- 4.4 Python 模塊*
- 4.4.1 模塊的創建和使用
- 4.4.2 Python 程序架構
- 4.4.3 標準庫模塊
- 4.4.4 模塊的有條件執行
- 4.5 練習
- 第 5 章 圖形編程
- 5.1 概述
- 5.1.1 計算可視化
- 5.1.2 圖形是復雜數據
- 5.1.3 用對象表示復雜數據
- 5.2 Tkinter 圖形編程
- 5.2.1 導入模塊及創建根窗口
- 5.2.2 創建畫布
- 5.2.3 在畫布上繪圖
- 5.2.4 圖形的事件處理
- 5.3 編程案例
- 5.3.1 統計圖表
- 5.3.2 計算機動畫
- 5.4 軟件的層次化設計:一個案例
- 5.4.1 層次化體系結構
- 5.4.2 案例:圖形庫 graphics
- 5.4.3 graphics 與面向對象
- 5.5 練習
- 第 6 章 大量數據的表示和處理
- 6.1 概述
- 6.2 有序的數據集合體
- 6.2.1 字符串
- 6.2.2 列表
- 6.2.3 元組
- 6.3 無序的數據集合體
- 6.3.1 集合
- 6.3.2 字典
- 6.4 文件
- 6.4.1 文件的基本概念
- 6.4.2 文件操作
- 6.4.3 編程案例:文本文件分析
- 6.4.4 緩沖
- 6.4.5 二進制文件與隨機存取*
- 6.5 幾種高級數據結構*
- 6.5.1 鏈表
- 6.5.2 堆棧
- 6.5.3 隊列
- 6.6 練習
- 第 7 章 面向對象思想與編程
- 7.1 數據與操作:兩種觀點
- 7.1.1 面向過程觀點
- 7.1.2 面向對象觀點
- 7.1.3 類是類型概念的發展
- 7.2 面向對象編程
- 7.2.1 類的定義
- 7.2.2 對象的創建
- 7.2.3 對象方法的調用
- 7.2.4 編程實例:模擬炮彈飛行
- 7.2.5 類與模塊化
- 7.2.6 對象的集合體
- 7.3 超類與子類*
- 7.3.1 繼承
- 7.3.2 覆寫
- 7.3.3 多態性
- 7.4 面向對象設計*
- 7.5 練習
- 第 8 章 圖形用戶界面
- 8.1 圖形用戶界面概述
- 8.1.1 程序的用戶界面
- 8.1.2 圖形界面的組成
- 8.1.3 事件驅動
- 8.2 GUI 編程
- 8.2.1 UI 編程概述
- 8.2.2 初識 Tkinter
- 8.2.3 常見 GUI 構件的用法
- 8.2.4 布局
- 8.2.5 對話框*
- 8.3 Tkinter 事件驅動編程
- 8.3.1 事件和事件對象
- 8.3.2 事件處理
- 8.4 模型-視圖設計方法
- 8.4.1 將 GUI 應用程序封裝成對象
- 8.4.2 模型與視圖
- 8.4.3 編程案例:匯率換算器
- 8.5 練習
- 第 9 章 模擬與并發
- 9.1 模擬
- 9.1.1 計算機建模
- 9.1.2 隨機問題的建模與模擬
- 9.1.3 編程案例:乒乓球比賽模擬
- 9.2 原型法
- 9.3 并行計算*
- 9.3.1 串行、并發與并行
- 9.3.2 進程與線程
- 9.3.3 多線程編程的應用
- 9.3.4 Python 多線程編程
- 9.3.5 小結
- 9.4 練習
- 第 10 章 算法設計和分析
- 10.1 枚舉法
- 10.2 遞歸
- 10.3 分治法
- 10.4 貪心法
- 10.5 算法分析
- 10.5.1 算法復雜度
- 10.5.2 算法分析實例
- 10.6 不可計算的問題
- 10.7 練習
- 第 11 章 計算+X
- 11.1 計算數學
- 11.2 生物信息學
- 11.3 計算物理學
- 11.4 計算化學
- 11.5 計算經濟學
- 11.6 練習
- 附錄
- 1 Python 異常處理參考
- 2 Tkinter 畫布方法
- 3 Tkinter 編程參考
- 3.1 構件屬性值的設置
- 3.2 構件的標準屬性
- 3.3 各種構件的屬性
- 3.4 對話框
- 3.5 事件
- 參考文獻