Python學習之路3-操作列表

VPointer發表於2019-02-16
Python

《Python程式設計：從入門到實踐》筆記。
本章內容主要是對列表的進一步操作，以及初識元組資料結構。

1. 遍歷列表

本章主要是for迴圈：

# 程式碼：
magicians = [`alice`, `david`, `carolina`]
for magician in magicians:
    print(magician.title() + ", that was a great trick")
    print("I can`t wait to see your next trick, " + magician.title() + ".
")

print("Thank you, everyone. That was a great magic show!")

# 輸出：
Alice, that was a great trick!
I can`t wait to see your next trick, Alice.

David, that was a great trick!
I can`t wait to see your next trick, David.

Carolina, that was a great trick!
I can`t wait to see your next trick, Carolina.

Thank you, everyone. That was a great magic show!

這裡有兩個值得注意的地方，一個是“冒號”：for關鍵字所在的行最後有一個冒號；一個是縮排問題，Python中的程式碼塊都是以縮排為標準，不像C/C++，Java這樣的語言以花括號表示程式碼塊。IndentationError指縮排錯誤。

2. 建立數值列表

這有使用一個重要的生成數列的函式 range() ，以及將資料轉換成列表的 list() 函式

# 程式碼：
print(list(range(6)))         # 結束值（不包含結束值）
print(list(range(1, 6)))      # 起始值（包含），結束值（不含）
print(list(range(1, 6, 2)))   # 起始值，結束值，步長；最後一個數小於結束值
print(list(range(6, 1, -1)))  # 負數步長，此時起始值要大於結束值
print(list(range(1, 6, -1)))  # 負數步長，若起始值小於結束值，則輸出空列表

# 結果：
[0, 1, 2, 3, 4, 5]
[1, 2, 3, 4, 5]
[1, 3, 5]
[6, 5, 4, 3, 2]
[]

range()函式也常用語for迴圈，用於標識迴圈次數，或者用於生成更復雜的列表：

# 程式碼：
squares = []
for value in range(1, 11):
    squares.append(value ** 2 + 1)
print(squares)

# 結果：
[2, 5, 10, 17, 26, 37, 50, 65, 82, 101]

對於生成列表，還有一種更簡潔的寫法，即列表解析式，如上述生成列表的程式碼可以縮短為一行：

# 程式碼：
squares = [value ** 2 for value in range(1, 11)]
print(squares)

squares_2 = [value ** 2 for value in range(1, 11) if value % 2 == 0]
print(squares_2)
# 結果：
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]
[4, 16, 36, 64, 100]

列表解析式還可以更復雜，這裡就不再贅述了。

對數字列表執行簡單的統計計算：
求一個數字列表的最大、最小值以及所有元素之和：

# 程式碼：
digits = list(range(10))
print(min(digits), max(digits), sum(digits))

# 結果：
0 9 45

3. 使用列表的一部分

3.1 切片

切片操作用於取原始列表的一部分：

# 程式碼：
players = [`charles`, `martina`, `michael`, `florence`, `eli`]
# [起始：結束：步長]， 其中，結果列表包含起始索引，但不包含結束索引
print(players[0:3])
print(players[:3])   # 如果從0開始切片，0可以省略
print(players[1:3])
print(players[2:])   # 如果要便利到最後一個元素，結束索引可以省略，此時最後一個元素會被包含
print(players[-3:])  
print(players[::2])  # 設定了步長，但省略了結束索引，列表最後一個元素如果被遍歷到，則會被包含
print(players[:4:2]) # 設定了步長和結束索引，索引4的元素也被遍歷到了，但不會被包含在結果中

# 結果：
[`charles`, `martina`, `michael`]
[`charles`, `martina`, `michael`]
[`martina`, `michael`]
[`michael`, `florence`, `eli`]
[`michael`, `florence`, `eli`]
[`charles`, `michael`, `eli`]
[`charles`, `michael`]

切片操作的引數設定和range()函式的引數設定十分相似，起始，結束，步長都可以為負值，這裡先總結一條規律：如果步長為正數，則起始位置要在結束位置的左邊；若步長為負數，則起始位置要在結束位置的右邊。

3.2 複製列表

這裡有深淺複製的問題。如果直接將一個變數賦值到另一個變數，那麼記憶體中的資料依然只有一份，而不是兩份，這兩個變數都指向記憶體中同一個存放資料的記憶體區域，如果用C/C++的語言來描述，Python中的變數都相當於指標，這兩個變數（指標）指向的是同一片記憶體，對這兩個變數（指標）的操作會相互影響，因為都作用於同一記憶體塊，如下：

# 程式碼：
# 淺複製
players = [`charles`, `martina`, `michael`, `florence`, `eli`]
print(players)

names = players
names.append("test")
print(players)

# 結果：
[`charles`, `martina`, `michael`, `florence`, `eli`]
[`charles`, `martina`, `michael`, `florence`, `eli`, `test`]

如果想在記憶體中將原來的資料複製出一份新的，則需要深複製，切片操作則是實現深複製的一種方法：

# 程式碼：
# 深複製
players = [`charles`, `martina`, `michael`, `florence`, `eli`]
print(players)

names = players[:]
names.append("test")
print(names)
print(players)

# 結果：
[`charles`, `martina`, `michael`, `florence`, `eli`]
[`charles`, `martina`, `michael`, `florence`, `eli`, `test`]
[`charles`, `martina`, `michael`, `florence`, `eli`]

4. 元組（tuple）

和列表緊密聯絡的一個資料結構則是元組。列表非常適合用於儲存在程式執行期間可能變化的資料集，列表可以被修改。然而有時你需要建立一系列不可修改的元素，這個時候則需要用到元組。
元組用圓括號來標識，以下是宣告一個元組：

# 程式碼：
my_tuple = ()    # 空元組
one_tuple = (1,) # 宣告含有一個元素的元組。不是one_tuple = (1)

對元組中元素的訪問以及對元組的遍歷都和對列表的操作一樣；不同的是，元組中的元素不能被改變。
雖然元組中的元素不能改變，但是元組變數的值可以改變。從C/C++的角度來看，元組變數是個指標，元組相當於一個const陣列，陣列雖然不能被改變，但指標可以指向別處。

# 程式碼：
test_tuple = (1, 2, 3, 4, 5)
print(test_tuple)
test_tuple = (2, 3, 4, 5, 6)
print(test_tuple)

# 結果：
(1, 2, 3, 4, 5)
(2, 3, 4, 5, 6)

相比於列表，元組是更簡單的資料結構。如果需要儲存的一組值在程式的整個生命週期內都不變，則可使用元組。

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