Python開發的入門教程(二)-List和Tuple型別

誰主沉浮oo7發表於2020-08-22

介紹

本文主要介紹Python中List和Tuple型別的基本知識和使用。

Python建立list

Python內建的一種資料型別是列表:list。list是一種有序的集合,可以隨時新增和刪除其中的元素。

比如,列出班裡所有同學的名字,就可以用一個list表示:

>>> ['Michael', 'Bob', 'Tracy']
['Michael', 'Bob', 'Tracy']

list是數學意義上的有序集合,也就是說,list中的元素是按照順序排列的。

構造list非常簡單,按照上面的程式碼,直接用 [ ] 把list的所有元素都括起來,就是一個list物件。通常,我們會把list賦值給一個變數,這樣,就可以通過變數來引用list:

>>> classmates = ['Michael', 'Bob', 'Tracy']
>>> classmates # 列印classmates變數的內容
['Michael', 'Bob', 'Tracy']

由於Python是動態語言,所以list中包含的元素並不要求都必須是同一種資料型別,我們完全可以在list中包含各種資料:

>>> L = ['Michael', 100, True]

一個元素也沒有的list,就是空list:

>>> empty_list = []

Python按照索引訪問list

由於list是一個有序集合,所以,我們可以用一個list按分數從高到低表示出班裡的3個同學:

>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']

那我們如何從list中獲取指定第 N 名的同學呢?方法是通過索引來獲取list中的指定元素。
需要特別注意的是,索引從 0 開始,也就是說,第一個元素的索引是0,第二個元素的索引是1,以此類推。
因此,要列印第一名同學的名字,用 L[0]:

>>> print L[0]
Adam

要列印第二名同學的名字,用 L[1]:

>>> print L[1]
Lisa

要列印第三名同學的名字,用 L[2]:

>>> print L[2]
Bart

要列印第四名同學的名字,用 L[3]:

>>> print L[3]
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list index out of range

報錯了!IndexError意思就是索引超出了範圍,因為上面的list只有3個元素,有效的索引是 0,1,2。
所以,使用索引時,千萬注意不要越界

Python之倒序訪問list

我們還是用一個list按分數從高到低表示出班裡的3個同學:

>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']

這時,老師說,請分數最低的同學站出來。
要寫程式碼完成這個任務,我們可以先數一數這個 list,發現它包含3個元素,因此,最後一個元素的索引是2:

>>> print L[2]
Bart

有沒有更簡單的方法?
有!
Bart同學是最後一名,俗稱倒數第一,所以,我們可以用 -1 這個索引來表示最後一個元素:

>>> print L[-1]
Bart

Bart同學表示躺槍。
類似的,倒數第二用 -2 表示,倒數第三用 -3 表示,倒數第四用 -4 表示:

>>> print L[-2]
Lisa
>>> print L[-3]
Adam
>>> print L[-4]
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list index out of range

L[-4] 報錯了,因為倒數第四不存在,一共只有3個元素。

使用倒序索引時,也要注意不要越界。

Python之新增新元素

現在,班裡有3名同學:

>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']

今天,班裡轉來一名新同學 Paul,如何把新同學新增到現有的 list 中呢?

第一個辦法是用 list 的 append() 方法,把新同學追加到 list 的末尾:

>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']
>>> L.append('Paul')
>>> print L
['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']

append()總是把新的元素新增到 list 的尾部。

如果 Paul 同學表示自己總是考滿分,要求新增到第一的位置,怎麼辦?

方法是用list的 insert()方法,它接受兩個引數,第一個引數是索引號,第二個引數是待新增的新元素:

>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']
>>> L.insert(0, 'Paul')
>>> print L
['Paul', 'Adam', 'Lisa', 'Bart']

L.insert(0, 'Paul') 的意思是,'Paul'將被新增到索引為 0 的位置上(也就是第一個),而原來索引為 0 的Adam同學,以及後面的所有同學,都自動向後移動一位。

Python從list刪除元素

Paul同學剛來幾天又要轉走了,那麼我們怎麼把Paul 從現有的list中刪除呢?

如果Paul同學排在最後一個,我們可以用list的pop()方法刪除:

>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']
>>> L.pop()
'Paul'
>>> print L
['Adam', 'Lisa', 'Bart']

pop()方法總是刪掉list的最後一個元素,並且它還返回這個元素,所以我們執行 L.pop() 後,會列印出 'Paul'。

如果Paul同學不是排在最後一個怎麼辦?比如Paul同學排在第三:

>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Paul', 'Bart']

要把Paul踢出list,我們就必須先定位Paul的位置。由於Paul的索引是2,因此,用 pop(2)把Paul刪掉:

>>> L.pop(2)
'Paul'
>>> print L
['Adam', 'Lisa', 'Bart']

Python中替換元素

假設現在班裡仍然是3名同學:

>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']

現在,Bart同學要轉學走了,碰巧來了一個Paul同學,要更新班級成員名單,我們可以先把Bart刪掉,再把Paul新增進來。

另一個辦法是直接用Paul把Bart給替換掉:

>>> L[2] = 'Paul'
>>> print L
L = ['Adam', 'Lisa', 'Paul']

對list中的某一個索引賦值,就可以直接用新的元素替換掉原來的元素,list包含的元素個數保持不變。

由於Bart還可以用 -1 做索引,因此,下面的程式碼也可以完成同樣的替換工作:

>>> L[-1] = 'Paul'

Python之建立tuple

tuple是另一種有序的列表,中文翻譯為“ 元組 ”。tuple 和 list 非常類似,但是,tuple一旦建立完畢,就不能修改了。

同樣是表示班裡同學的名稱,用tuple表示如下:

>>> t = ('Adam', 'Lisa', 'Bart')

建立tuple和建立list唯一不同之處是用( )替代了[ ]。

現在,這個 t 就不能改變了,tuple沒有 append()方法,也沒有insert()和pop()方法。所以,新同學沒法直接往 tuple 中新增,老同學想退出 tuple 也不行。

獲取 tuple 元素的方式和 list 是一模一樣的,我們可以正常使用 t[0],t[-1]等索引方式訪問元素,但是不能賦值成別的元素,不信可以試試:

>>> t[0] = 'Paul'
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

Python之建立單元素tuple

tuple和list一樣,可以包含 0 個、1個和任意多個元素。

包含多個元素的 tuple,前面我們已經建立過了。

包含 0 個元素的 tuple,也就是空tuple,直接用 ()表示:

>>> t = ()
>>> print t
()

建立包含1個元素的 tuple 呢?來試試:

>>> t = (1)
>>> print t
1

好像哪裡不對!t 不是 tuple ,而是整數1。為什麼呢?

因為()既可以表示tuple,又可以作為括號表示運算時的優先順序,結果 (1) 被Python直譯器計算出結果 1,導致我們得到的不是tuple,而是整數 1。

正是因為用()定義單元素的tuple有歧義,所以 Python 規定,單元素 tuple 要多加一個逗號“,”,這樣就避免了歧義:

>>> t = (1,)
>>> print t
(1,)

Python在列印單元素tuple時,也自動新增了一個“,”,為了更明確地告訴你這是一個tuple。

多元素 tuple 加不加這個額外的“,”效果是一樣的:

>>> t = (1, 2, 3,)
>>> print t
(1, 2, 3)

Python之“可變”的tuple

前面我們看到了tuple一旦建立就不能修改。現在,我們來看一個“可變”的tuple:

>>> t = ('a', 'b', ['A', 'B'])

注意到 t 有 3 個元素:'a','b'和一個list:['A', 'B']。list作為一個整體是tuple的第3個元素。list物件可以通過 t[2] 拿到:

>>> L = t[2]

然後,我們把list的兩個元素改一改:

>>> L[0] = 'X'
>>> L[1] = 'Y'

再看看tuple的內容:

>>> print t
('a', 'b', ['X', 'Y'])

不是說tuple一旦定義後就不可變了嗎?怎麼現在又變了?
別急,我們先看看定義的時候tuple包含的3個元素:
當我們把list的元素'A'和'B'修改為'X'和'Y'後,tuple變為:
表面上看,tuple的元素確實變了,但其實變的不是 tuple 的元素,而是list的元素。

tuple一開始指向的list並沒有改成別的list,所以,tuple所謂的“不變”是說,tuple的每個元素,指向永遠不變。即指向'a',就不能改成指向'b',指向一個list,就不能改成指向其他物件,但指向的這個list本身是可變的!

理解了“指向不變”後,要建立一個內容也不變的tuple怎麼做?那就必須保證tuple的每一個元素本身也不能變。

結語

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