4.2 列表

Python中的列表是由一系列按特定顺序排列的元素组成的。它是Python中内置的可变序列。在形式上，列表的所有元素都放在一对中括号“[]”中，两个相邻元素间使用逗号“，”分隔。在内容上，可以将整数、实数、字符串、列表、元组等任何类型的内容放入到列表中，并且同一个列表中元素的类型可以不同，因为它们之间没有任何关系。由此可见，Python中的列表是非常灵活的，这一点与其他语言不同。

4.2.1 列表的创建与删除

1.列表的创建

（1）使用赋值运算符直接创建列表

同其他类型的Python变量一样，创建列表时，也可以使用赋值运算符“=”直接将一个列表赋值给变量，具体的语法格式如下。

其中，listname表示列表的名称，可以是任何符合Python命名规则的标识符：“元素1、元素2、元素3、元素n”表示列表中的元素，个数没有限制，并且只要是Python支持的数据类型就可以。例如：

（2）创建空列表

在Python中，也可以创建空列表，例如，要创建一个名称为emptylist的空列表，可以使用代码：emptylist=[]。

（3）创建数值列表

在Python中，数值列表很常用。例如，在考试系统中记录学生的成绩、在游戏中记录每个角色的位置，以及各个玩家的得分情况等都可应用数值列表。在Python中，可以使用list，函数直接将range函数循环出来的结果转换为列表。

list函数的基本语法格式如下。

其中，data表示可以转换为列表的数据，其类型可以是range对象、字符串、元组或者其他可迭代类型的数据。例如，创建一个10～20之间（不包括20）所有偶数的列表，可以使用下面的代码。

使用list函数时，不仅能通过range对象创建列表，还可以通过其他对象创建列表。

2.删除列表

对于已经创建的列表，不再使用时，可以使用del语句将其删除。语法格式如下。

其中，listname为要删除列表的名称。del语句在实际开发时并不常用。因为Python自带的垃圾回收机制会自动销毁不用的列表，所以即使不手动将其删除，Python也会自动将其回收。在删除列表前，一定要保证输入的列表名称是已经存在的，否则将出现错误。

4.2.2 列表元素的访问与遍历

1.采用下标法访问列表元素

在Python中，如果想将列表的内容输出也比较简单，可以直接使用print函数。在输出列表时，是包括左右两侧的中括号的。如果不想要输出全部的元素，也可以通过列表的索引获取指定的元素，即使用下标索引来访问列表中的值，同样也可以使用方括号的形式截取字符。在输出单个列表元素时，不包括中括号，如果是字符串，不包括左右的引号。

【例4-7】 下标法访问列表元素示例。

运行结果：

2.遍历列表

列表的循环遍历是指依次打印列表中的各个数据。在Python中遍历列表的方法有多种，下面介绍5种常用的方法。

（1）直接使用for循环实现

直接使用for循环遍历列表只能输出元素的值，它的语法格式如下。

其中，item用于保存获取到的元素值，要输出元素内容时，直接输出该变量即可；listname为列表名称。

【例4-8】 用for语句输出对目前生活产生影响的四个方面：高铁、扫码支付、共享单车和网购。

运行结果：

（2）使用for循环和enumerate函数实现

使用for循环和enumerate函数可以实现同时输出索引值和元素内容的功能。它的语法格式如下。

参数说明：

● index：用于保存元素的索引。

● Item：用于保存获取到的元素值，要输出元素内容时，直接输出该变量即可。

● listname为列表名称。

● enumerate函数用于将一个可遍历的数据对象（如列表、元组或字符串）组合为一个索引序列，同时列出数据和数据下标，一般用在for循环当中。

其语法结构为：enumerate（sequence，[start=0]）。

参数说明：

● sequence：一个序列、迭代器或其他支持迭代对象。

● start：下标起始位置。

【例4-9】 请输出科技对生活改变的四个方面：高铁、扫码支付、共享单车和网购。

运行结果：

（3）利用while语句输出列表的各个元素

【例4-10】 用while语句输出对目前生活产生影响的四个方面：高铁、扫码支付、共享单车和网购。

运行结果：

（4）利用索引遍历

【例4-11】 用索引输出对目前生活产生影响的四个方面：高铁、扫码支付、共享单车和网购。

运行结果：

（5）利用iter（）方法生成迭代器遍历

iter（）方法的语法格式为：

参数说明：

● object：支持迭代的集合对象。

● sentinel：如果传递了第二个参数，则参数object必须是一个可调用的对象（如函数），此时，iter创建了一个迭代器对象，每次调用这个迭代器对象的__next__（）方法时，都会调用object。

【例4-12】 用索引输出对目前生活产生影响的四个方面：高铁、扫码支付、共享单车和网购。

运行结果：

4.2.3 列表元素的常用操作（增、删、改、查）

列表可以一次性存储多个数据，且可以为不同数据类型。由于列表可以一次性存储多个数据，可以对这些数据进行的操作有：增、删、改、查。增加、修改和删除列表元素也称为更新列表。在实际开发时，经常需要对列表进行更新操作。

1.增加元素的方法

在4.1.2节序列的基本操作中介绍了可以通过“+”号将两个序列连接，通过该方法也可以实现为列表增加元素。但是这种方法的执行速度要比直接使用列表对象的append（）方法慢，所以建议在实现增加元素时，使用列表对象的append（）方法实现。

（1）append（）方法

append（）方法用于在列表末尾添加新的对象。其语法格式为：

其中，listname为要添加元素的列表名称；obj为要添加到列表末尾的对象。该方法无返回值，但是会修改原来的列表。

【例4-13】 请输出科技对生活改变的四个方面：高铁、扫码支付、共享单车和网购。

运行结果：

由上述例子可以看出：

列表追加数据的时候，直接在原列表里面追加了指定数据，即修改了原列表，故列表为可变类型数据。

列表可包含任何数据类型的元素，单个列表中的元素无须全为同一类型。append（）方法向列表的尾部添加一个新的元素。

列表是以类的形式实现的。“创建”列表实际上是将一个类实例化。因此，列表有多种方法可以操作。

如果append（）方法追加的数据是一个序列，则追加整个序列到列表。

（2）extend（）方法

extend（）方法用于在列表末尾一次性追加另一个序列中的多个值（用新列表扩展原来的列表），如果数据是一个序列，则将这个序列的数据逐一添加到列表。

extend（）方法的语法格式为：

参数说明：

● seq：元素列表，可以是列表、元组、集合、字典，若为字典，则仅会将键（key）作为元素依次添加至原列表的末尾。

● 返回值：该方法没有返回值，但会在已存在的列表中添加新的列表内容。

【例4-14】 extend（）方法的应用。

运行结果：

extend（）方法也可以给列表添加不同数据类型。

【例4-15】 extend（）方法给列表添加不同数据类型的示例。

运行结果：

（3）insert（）方法

insert（）方法用于将指定对象插入列表的指定位置。

insert（）方法的语法格式为：

参数说明：

● index：对象obj需要插入的索引位置。

● obj：要插入列表中的对象。

返回值：该方法没有返回值，但会在列表指定位置插入对象。

【例4-16】 insert（）方法应用示例。

运行结果：

2.删除元素的方法

删除元素主要有两种情况，一种是根据索引删除，另一种是根据元素值进行删除。下面分别进行介绍。

（1）根据索引删除元素

删除列表中的指定元素和删除列表类似，也可以使用del语句实现。

【例4-17】 定义一个保存4个元素的列表，删除最后一个元素。

运行结果：

（2）根据元素值删除元素

如果想要删除一个不确定其位置的元素（即根据元素值删除），可以使用列表对象的remove（）方法实现。该方法没有返回值，但是会移除列表中的某个值的第一个匹配项。

【例4-18】 定义一个保存4个元素的列表，删除“共享单车”元素。

运行结果：

使用列表对象的remove（）方法删除元素时，如果指定的元素不存在，将显示异常信息。所以在使用remove（）方法删除元素前，最好先判断该元素是否存在，改进后的代码如下。

运行结果：

列表对象的count（）方法用于判断指定元素出现的次数，当返回结果为0时，表示不存在该元素。

（3）pop（）方法

pop（）方法用于移除列表中的一个元素（默认最后一个元素），并且返回该元素的值。

pop（）方法的语法格式为：

参数说明：

index：可选参数，要移除列表元素的索引值，不能超过列表总长度，默认为index=-1，删除最后一个列表值。

返回值：该方法返回从列表中移除的元素对象。

【例4-19】 pop（）方法应用示例。

运行结果：

（4）clear（）方法

clear（）方法用于清空列表，类似于del a[：]。

clear（）方法的语法格式为：

list.clear()

【例4-20】 clear（）方法应用示例。

运行结果：

3.修改元素的方法

（1）修改指定下标数据

修改列表中的元素只需要通过索引获取该元素，然后再为其重新赋值即可。例如，定义一个保存3个元素的列表，然后修改索引值为2的元素。

【例4-21】 定义一个保存4个元素的列表，将第3个元素改为“单车共享”。

运行结果：

（2）reverse（）方法

reverse（）方法用于反置列表中的元素。

reverse（）方法的语法格式为：

返回值：该方法没有返回值，但是会对列表的元素进行反向排序。

【例4-22】 reverse（）方法应用示例。

运行结果：

（3）copy（）方法

copy（）方法用于复制列表，类似于a[：]。

copy（）方法的语法格式为：

【例4-23】 copy（）方法应用示例。

运行结果：

4.查找元素的方法

（1）index（）方法

index（）方法用于从列表中找出某个值第一个匹配项的索引位置，即获取指定元素首次出现的下标。

index（）方法的语法格式为：

参数说明：

● x：查找的对象。

● start：可选，查找的起始位置。

● end：可选，查找的结束位置。

返回值：该方法返回查找对象的索引位置，如果没有找到对象则抛出异常。

【例4-24】 index（）方法的应用示例。

运行结果：1

（2）count（）方法

count（）方法用于统计某个元素在列表中出现的次数。

count（）方法的语法格式为：

参数说明：

obj：列表中统计的对象。

返回值：返回元素在列表中出现的次数。

【例4-25】 count（）方法的应用示例。

运行结果：1

（3）len（）方法

len（）方法的功能是返回列表元素的个数。

len（）方法的语法格式为：

参数说明：

list：要计算元素个数的列表。

返回值：返回列表元素个数。

【例4-26】 count（）方法的应用示例。

运行结果：4

（4）用in判断是否存在

通常可以用in判断指定数据是否在某个列表序列，如果在，则返回True，否则返回False。用not in判断指定数据是否不在某个列表序列，如果不在，则返回True，否则返回False。

【例4-27】 注册邮箱，用户输入一个账号名，判断这个账号名是否存在，如果存在，提示用户名已存在，否则提示可以注册。

运行结果：

4.2.4 列表元素的统计与排序

1.列表元素的统计

在Python中，提供了sum（）方法用于统计数值列表中各元素的和。

sum（）方法的语法格式为：

参数说明：

● listname：表示要统计的列表。

● start：表示统计结果是从哪个数开始（即将统计结果加上start所指定的数），是可选参数，如果没有指定，默认值为0。

【例4-28】 sum（）方法的应用示例。

运行结果：285

2.列表元素的排序

Python中提供了两种常用的对列表进行排序的方法。

（1）使用列表对象的sort（）方法实现

列表对象提供了sort（）方法用于对原列表中的元素进行排序。排序后原列表中的元素顺序将发生改变。

sort（）方法的语法格式为：

参数说明：

● listname：表示要进行排序的列表。

● key：表示指定一个从每个列表元素中提取一个比较键（例如，设置“key=str.lower”表示在排序时不区分字母大小写）。

● reverse：可选参数，如果将其值指定为True，则表示降序排列，如果为False，则表示升序排列。默认为升序排列。

【例4-29】 用sort（）方法对列表排序。

运行结果：

原列表：['pku'，'tsinghua'，'fudan'，'sjtu'，'nju'，'zju'，'ustc'，'hit'，'xjtu']

列表默认升序：['fudan'，'hit'，'nju'，'pku'，'sjtu'，'tsinghua'，'ustc'，'xjtu'，'zju']

原列表降序：['zju'，'xjtu'，'ustc'，'tsinghua'，'sjtu'，'pku'，'nju'，'hit'，'fudan']

使用sort（）方法进行数值列表的排序比较简单，但是使用sort（）方法对字符串行表进行排序时，采用的规则是先对大写字母进行排序，然后再对小写字母进行排序。如果想要对字符串行表进行排序（不区分大小写时），需要指定其key参数。例如，定义一个保存英文字符串的列表，然后应用sort（）方法对其进行升序排列：c.sort（key=str.lower）。

采用sort（）方法对列表进行排序时，对于中文的支持不好。排序的结果与我们常用的音序排序法或者笔画排序法都不一致。如果需要实现对中文内容的列表排序，还需要重新编写相应的方法进行处理，不能直接使用sort（）方法。

（2）使用内置的sorted函数实现

在Python中，提供了一个内置的sorted函数，用于对列表进行排序。使用该函数进行排序后，原列表的元素顺序不变。

sorted函数的语法格式为：

参数说明：

● listname：表示要进行排序的列表名称。

● key：表示指定从每个元素中提取一个用于比较的键（例如，设置“key=str.lower”表示在排序时不区分字母大小写）。

● reverse：可选参数，如果将其值指定为True，则表示降序排列，如果为False，则表示升序排列。默认为升序排列。

【例4-30】 用sorted（）方法对列表排序。

运行结果：

列表默认升序：['fudan'，'hit'，'nju'，'pku'，'sjtu'，'tsinghua'，'ustc'，'xjtu'，'zju']

原列表降序：['zju'，'xjtu'，'ustc'，'tsinghua'，'sjtu'，'pku'，'nju'，'hit'，'fudan']

原列表：['pku'，'tsinghua'，'fudan'，'sjtu'，'nju'，'zju'，'ustc'，'hit'，'xjtu']

（3）列表对象的sort（）方法和内置sorted函数区别

列表对象的sort（）方法和内置sorted函数的作用基本相同，所不同的就是使用sort（）方法时，会改变原列表的元素排列顺序，但是使用sorted函数时，会建立一个原列表的副本，该副本为排序后的列表。

4.2.5 列表的嵌套

嵌套列表就是列表中包含列表。嵌套列表可以模拟现实中的表格、矩阵、2D游戏的地图（如植物大战僵尸的花园）、棋盘（如国际象棋、黑白棋）等。

提取嵌套列表中指定位置的元素，可通过：list_name[index1][index2]语句实现，其中index1指第几个小列表，index2指该小列表中第几个元素。

【例4-31】 通过对列表的嵌套应用，实现3×4矩阵的转置行和列。

运行结果：