Python基础列表介绍、使用

第3章
学习目标：

列表是什么以及如何使用列表元素。列表让你能够在一个地方存储成组的信息，其中可以只包含几个元素，也可以包含数百万个元素。列表是新手可直接使用的最强大的Python功能之一，它融合了众多重要的编程概念。

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，用中括号 [] 表示列表，并用逗号来分隔其中的元素。

例如：

bicycles.py
bicycles = [ 'trek','cannondale','redline','specialired' ]
print(bicycles)
# 结果：
['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialired']

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，从列表bicycles中提取第一款自行车
bicycles = [ 'trek','cannondale','redline','specialired' ]
print(bicycles[0])
# 结果：
trek
# 当然，或者 可使用方法title()让元素 'trek'的格式更整洁：
print(bicycles[0].title())
# 这个示例的输出与前一个示例相同，只是首字母T是大写的。

3.1.2 检索从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。

print(bicycles[1])
print(bicycles[3])
# 这些代码返回列表中得第二个和第四个元素：
cannondale
specialized
# Python为访问最后一个列表元素提供了一种特殊语法。通过将索引指定为-1，可让Python返
回最后一个列表元素：
print(bicycles[-1])
这些代码返回'specialized'。这种语法很有用，因为你经常需要在不知道列表长度的情况
下访问最后的元素。这种约定也适用于其他负数索引，例如，索引-2返回倒数第二个列表元素，
索引-3返回倒数第三个列表元素，以此类推。

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：

message = "My first bicycle was a " + bicycles[0].title() + "."
print(message)
# 结果：
My first bicycle was a Trek.

动手试一试

请尝试编写一些简短的程序来完成下面的练习，以获得一些使用Python 列表的第
一手经验。你可能需要为每章的练习创建一个文件夹，以整洁有序的方式存储为完成各
章的练习而编写的程序。

3-1 姓名：将一些朋友的姓名存储在一个列表中，并将其命名为names。依次访问
该列表中的每个元素，从而将每个朋友的姓名都打印出来。

names = [ 'zhangsan','lisi','wangwu','zhaoliu']
print(names[0])
print(names[1])
print(names[-2])
print(names[-1])
# 结果：
zhangsan
lisi
wangwu
zhaoliu

3-2 问候语：继续使用练习3-1 中的列表，但不打印每个朋友的姓名，而为每人打
印一条消息。每条消息都包含相同的问候语，但抬头为相应朋友的姓名。

messname1 = "Hi " + names[0].title() + "."
messname2 = "Hi " + names[1].title() + "."
messname3 = "Hi " + names[2].title() + "."
messname4 = "Hi " + names[3].title() + "."
print(messname1)
print(messname2)
print(messname3)
print(messname4)
# 结果：
Hi Zhangsan.
Hi Lisi.
Hi Wangwu.
Hi Zhaoliu.

3-3 自己的列表：想想你喜欢的通勤方式，如骑摩托车或开汽车，并创建一个包含
多种通勤方式的列表。根据该列表打印一系列有关这些通勤方式的宣言，如“I would like
to own a Honda motorcycle”。

bicycles = ['bike','electric car','motorbike','car']
mess1 = "I want to buy an " + bicycles[1].title() + "."
print(mess1)
# 结果：
I want to buy an Electric Car.

3.2 修改、添加和删除元素

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：

motorcycles.py
-----------------------------------------
motorcycles = ['honda','yamaha','suzuki']
print(motorcycles)
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。

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.append('ducati')
print(motorcycles)
---------------------------------------
['ducati', 'yamaha', 'suzuki', 'ducat']
# 方法append()将元素'ducati'添加到了列表末尾 ，而不影响列表中的其他所有元素

方法append()让动态地创建列表易如反掌，例如，你可以先创建一个空列表，再使用一系列的
append()语句添加元素。下面来创建一个空列表，再在其中添加元素'honda'、'yamaha'和'suzuki'：

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

这种创建列表的方式极其常见，因为经常要等程序运行后，你才知道用户要在程序中存储哪
些数据。为控制用户，可首先创建一个空列表，用于存储用户将要输入的值，然后将用户提供的
每个新值附加到列表中。

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.insert(0,'ducati')
print(motorcycles)
---------------------------------------
['ducati', 'honda', 'yamaha', 'suzuki']
# 在这个示例中，值'ducati'被出入到列表开头；方法insert()在索引0处添加空间，并将值'ducati'存储到这个地方。这种操作将列表中既有的每个元素都右一个位置。

3.2.3 从列表中删除元素

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。

使用del语句删除元素

# 知道要删除的元素所在列表中的位置，可使用del语句
motorcycles = ['ducati', 'honda', 'yamaha', 'suzuki']
del motorcycles[0]
print(motorcycles)
-----------------------------
['honda', 'yamaha', 'suzuki']

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。

motorcycles = ['honda','yamaha','suzuki']
print(motorcycles)
popped_motorcycle = motorcycles.pop()
print(motorcycles)
print(popped_motorcycle)
------------------------------------------
['honda', 'yamaha', 'suzuki']
['honda', 'yamaha']
suzuki

方法pop()是怎么起作用的呢？假设列表中的摩托车是按购买时间存储的，就可使用方法
pop()打印一条消息，指出最后购买的是哪款摩托车：

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.

弹出列表中任何位置处的元素

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。

first_owned = motorcycles.pop(0)
print("The last motorcycle I owned was a " + first_owned.title() + ".")
-------------------------------------------------------------------------
The last 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()。

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()。

# 假设我们要从列表motorcycles中删除值'ducati'
<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki','ducati']
motorcycles.remove('ducati')
print(motorcycles)
-----------------------------------------------------
['honda', 'yamaha', 'suzuki']

使用remove()从列表中删除元素时，也可接着使用它的值。下面删除值'ducati'，并打印一
条消息，指出要将其从列表中删除的原因：

motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki','ducati']
too_expensive = 'ducati'
motorcycles.remove(too_expensive)
print(motorcycles)
print("\nA " + too_expensive.title() + " is too expensive for me.")
-------------------------------------------------------------------
['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。

动手试一试

下面的练习比第2 章的练习要复杂些，但让你有机会以前面介绍过的各种方式使用
列表。

3-4 嘉宾名单：如果你可以邀请任何人一起共进晚餐（无论是在世的还是故去的），
你会邀请哪些人？请创建一个列表，其中包含至少3 个你想邀请的人；然后，使用这个
列表打印消息，邀请这些人来与你共进晚餐。

dinner = []
dinner.append('zhangsan')
dinner.append('lisi')
dinner.append('wangwu')
print(dinner)
---------------------------------------
['zhangsan', 'lisi', 'wangwu']

3-5 修改嘉宾名单：你刚得知有位嘉宾无法赴约，因此需要另外邀请一位嘉宾。

dinner = []
dinner.append('zhangsan')
dinner.append('lisi')
dinner.append('wangwu')
print(dinner)
dinner[1] = 'zhaoliu'
print(dinner)
--------------------------------
['zhangsan', 'lisi', 'wangwu']
['zhangsan', 'zhaoliu', 'wangwu']

以完成练习3-4 时编写的程序为基础，在程序末尾添加一条print 语句，指出哪
位嘉宾无法赴约。

dinner = []
dinner.append('zhangsan')
dinner.append('lisi')
dinner.append('wangwu')
print(dinner)
no_dinner = dinner.pop(1)
print(no_dinner + " 无法赴约")
---------------------------------
['zhangsan', 'lisi', 'wangwu']
lisi 无法赴约

修改嘉宾名单，将无法赴约的嘉宾的姓名替换为新邀请的嘉宾的姓名。

dinner = []
dinner.append('zhangsan')
dinner.append('lisi')
dinner.append('wangwu')
print(dinner)
no_dinner = dinner.pop(1)
dinner.insert(1,'zhaoliu')
print(dinner)
--------------------------------
['zhangsan', 'lisi', 'wangwu']
['zhangsan', 'zhaoliu', 'wangwu']

再次打印一系列消息，向名单中的每位嘉宾发出邀请。

....上述代码省略
print(dinner[0])
print(dinner[1])
print(dinner[2])
--------------------
zhangsan
zhaoliu
wangwu

3-6 添加嘉宾：你刚找到了一个更大的餐桌，可容纳更多的嘉宾。请想想你还想邀
请哪三位嘉宾。

以完成练习3-4 或练习3-5 时编写的程序为基础，在程序末尾添加一条print 语
句，指出你找到了一个更大的餐桌。

print("找到了一个更大的餐桌")
------------------------------
找到了一个更大的餐桌

使用insert()将一位新嘉宾添加到名单开头。

dinner.insert(0,'xiaoming')
print(dinner)
---------------------------------------------
['xiaoming', 'zhangsan', 'zhaoliu', 'wangwu']

使用insert()将另一位新嘉宾添加到名单中间。

dinner.insert(2,'xiaofang')
print(dinner)
---------------------------------------------------------
['xiaoming', 'zhangsan', 'xiaofang', 'zhaoliu', 'wangwu']

使用append()将最后一位新嘉宾添加到名单末尾。

dinner.append('xiaowu')
print(dinner)
-------------------------------------------------------------------
['xiaoming', 'zhangsan', 'xiaofang', 'zhaoliu', 'wangwu', 'xiaowu']

打印一系列消息，向名单中的每位嘉宾发出邀请。

print("邀请： " + dinner[0])
print("邀请： " + dinner[1])
print("邀请： " + dinner[2])
print("邀请： " + dinner[3])
print("邀请： " + dinner[4])
print("邀请： " + dinner[5])
-----------------------------
邀请： xiaoming
邀请： zhangsan
邀请： xiaofang
邀请： zhaoliu
邀请： wangwu
邀请： xiaowu

3-7 缩减名单：你刚得知新购买的餐桌无法及时送达，因此只能邀请两位嘉宾。

以完成练习3-6 时编写的程序为基础，在程序末尾添加一行代码，打印一条你只
能邀请两位嘉宾共进晚餐的消息。

print("只能邀请两位嘉宾共进晚餐!")

使用pop()不断地删除名单中的嘉宾，直到只有两位嘉宾为止。每次从名单中弹
出一位嘉宾时，都打印一条消息，让该嘉宾知悉你很抱歉，无法邀请他来共进
晚餐。

no_dinner = dinner.pop()
print("I'm sorry " + no_dinner)
no_dinner = dinner.pop()
print("I'm sorry " + no_dinner)
no_dinner = dinner.pop()
print("I'm sorry " + no_dinner)
no_dinner = dinner.pop()
print("I'm sorry " + no_dinner)
-------------------------------
I'm sorry xiaowu
I'm sorry wangwu
I'm sorry zhaoliu
I'm sorry xiaofang

对于余下的两位嘉宾中的每一位，都打印一条消息，指出他依然在受邀人之列。

print(dinner)
------------------------
['xiaoming', 'zhangsan']

使用del 将最后两位嘉宾从名单中删除，让名单变成空的。打印该名单，核实程
序结束时名单确实是空的。

del dinner[0]
del dinner[0]
print(dinner)
-------------
[]

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']
cars.sort()
print(cars)
-----------------------------------
['audi', 'bmw', 'subaru', 'toyota']
# 方法sort() 永久性地修改了列表元素的排列顺序。
# 现在，汽车是按字母顺序排列额，再也无法恢复到原来的排列顺序

你还可以按与字母顺序相反的顺序排列列表元素，为此，只需向sort()方法传递参数
reverse=True。下面的示例将汽车列表按与字母顺序相反的顺序排列：

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

3.3.2 使用函数sorted()对列表进行临时排序

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']
print("Here is the original list:")
print(cars)
print("\nHere is the sorted list:")
print(sorted(cars))
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']
Here is the original list again:
['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']

注意，调用函数sorted()后，列表元素的排列顺序并没有变。如果你要按与字母顺
序相反的顺序显示列表，也可向函数sorted()传递参数reverse=True。

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']

注意，reverse()不是指按与字母顺序相反的顺序排列列表元素，而只是反转列表元素的排
列顺序。

方法reverse()永久性地修改列表元素的排列顺序，但可随时恢复到原来的排列顺序，为此
只需对列表再次调用reverse()即可。

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

在你需要完成如下任务时，len()很有用：确定还有多少个外星人未被射杀，需要管理多少
项可视化数据，网站有多少注册用户等。

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。

动手试一试

3-8 放眼世界：想出至少5 个你渴望去旅游的地方。

[ ] 将这些地方存储在一个列表中，并确保其中的元素不是按字母顺序排列的。

toponymy = ['thailand','Singapore','japanese','egypt','america']

按原始排列顺序打印该列表。不要考虑输出是否整洁的问题，只管打印原始Python 列表。

print(toponymy)
----------------------------------------------------------
['thailand', 'Singapore', 'japanese', 'egypt', 'america']

[ ] 使用sorted()按字母顺序打印这个列表，同时不要修改它。

print(sorted(toponymy))
---------------------------------------------------------
['america', 'egypt', 'japanese', 'singapore', 'thailand']

[ ] 再次打印该列表，核实排列顺序未变。

print(toponymy)
---------------------------------------------------------
['thailand', 'singapore', 'japanese', 'egypt', 'america']

[ ] 使用sorted()按与字母顺序相反的顺序打印这个列表，同时不要修改它。

toponymy = ['thailand','japanese','singapore','egypt','america']
print(sorted(toponymy,reverse=True))
----------------------------------------------------------------
['thailand', 'singapore', 'japanese', 'egypt', 'america']

再次打印该列表，核实排列顺序未变。

print(toponymy)
---------------------------------------------------------
['thailand', 'japanese', 'singapore', 'egypt', 'america']

使用reverse()修改列表元素的排列顺序。打印该列表，核实排列顺序确实变了。

toponymy = ['thailand','japanese','singapore','egypt','america']
print("Original list: ")
print(toponymy)
toponymy.reverse()
print("\nModify the list: ")
print(toponymy)
---------------------------------------------------------
Original list:
['thailand', 'japanese', 'singapore', 'egypt', 'america']
Modify the list:
['america', 'egypt', 'singapore', 'japanese', 'thailand']

使用reverse()再次修改列表元素的排列顺序。打印该列表，核实已恢复到原来的排列顺序。

toponymy.reverse()
print("\nModify the following list again: ")
print(toponymy)
-----------------------------------------------------------
Modify the following list again:
['thailand', 'japanese', 'singapore', 'egypt', 'america']

使用sort()修改该列表，使其元素按字母顺序排列。打印该列表，核实排列顺序确实变了。


toponymy = ['thailand','japanese','singapore','egypt','america']
toponymy.sort()
print(toponymy)
---------------------------------------------------------
['america', 'egypt', 'japanese', 'singapore', 'thailand']

使用sort()修改该列表，使其元素按与字母顺序相反的顺序排列。打印该列表，核实排列顺序确实变了。

toponymy = ['thailand','japanese','singapore','egypt','america']
toponymy.sort()
print(toponymy)
toponymy.sort(reverse=True)
print(toponymy)
----------------------------------------------------------
['america', 'egypt', 'japanese', 'singapore', 'thailand']
['thailand', 'singapore', 'japanese', 'egypt', 'america']

3-9 晚餐嘉宾：在完成练习3-4~练习3-7时编写的程序之一中，使用len()打印一条消息，指出你邀请了多少位嘉宾来与你共进晚餐。

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

3-10 尝试使用各个函数：想想可存储到列表中的东西，如山岳、河流、国家、城市、语言或你喜欢的任何东西。编写一个程序，在其中创建一个包含这些元素的列表，然后，对于本章介绍的每个函数，都至少使用一次来处理这个列表。

name = ['mount everest','yellow river','beijing','china']
print(name)
print("\n临时排序: ")
print(sorted(name))
print("\n临时相反排序: ")
print(sorted(name,reverse=True))
print("\n按字母顺序相反排序: ")
name.sort(reverse=True)
print(name)
print("\n按字母排序: ")
name.sort()
print(name)
print("\n倒着打印: ")
name.reverse()
print(name)
print("\n元素个数: ")
print(len(name))
print("\n元素个数: %d" % len(name))
----------------------------------------------------------
['mount everest', 'yellow river', 'beijing', 'china']
临时排序:
['beijing', 'china', 'mount everest', 'yellow river']
临时相反排序:
['yellow river', 'mount everest', 'china', 'beijing']
按字母顺序相反排序:
['yellow river', 'mount everest', 'china', 'beijing']
按字母排序:
['beijing', 'china', 'mount everest', 'yellow river']
倒着打印:
['yellow river', 'mount everest', 'china', 'beijing']
元素个数:
4
元素个数: 4