4300 字Python列表使用总结，用心！

列表基础

1 创建列表

列表是一个容器，使用一对中括号[]创建一个列表。

创建一个空列表：

创建一个含有 5 个整型元素的列表a：

列表与我们熟知的数组很相似，但又有很大区别。

一般数组内的元素要求同一类型，但是列表内可含有各种不同类型，包括再嵌套列表。

如下，列表a包含三种类型：整形，字符串，浮点型：

如下列表a嵌套两个列表：

2 访问元素

列表访问主要包括两种：索引和切片。

如下，访问列表a可通过我们所熟知的正向索引，注意从0开始；

也可通过Python特有的负向索引，

即从列表最后一个元素往前访问，此时索引依次被标记为-1,-2,...,-5 ，注意从-1开始。

除了以上通过索引访问单个元素方式外，

还有非常像matlab的切片访问方式，这是一次访问多个元素的方法。

切片访问的最基本结构：中间添加一个冒号。

如下切片，能一次实现访问索引为1到4，不包括4的序列：

Python支持负索引，能带来很多便利。比如能很方便的获取最后三个元素：

除了使用一个冒号得到连续切片外，

使用两个冒号获取带间隔的序列元素，两个冒号后的数字就是间隔长度：

其实最全的切片结构：start:stop:interval，如下所示，获得切片为：索引从1到5间隔为2:

3 添加元素

列表与数组的另一个很大不同，使用数组前，需要知道数组长度，便于从系统中申请内存。

但是，列表却不需要预先设置元素长度。

它支持任意的动态添加元素，完全不用操心列表长短。

它会随着数组增加或删除而动态的调整列表大小。

这与数据结构中的线性表或向量很相似。

添加元素通常有两类场景。

append一次添加1个元素，insert在指定位置添加元素：

extend或直接使用+实现一次添加多个元素：

这里面有一个重要细节，不知大家平时注意到吗。

extend 方法实现批量添加元素时未创建一个新的列表，而是直接添加在原列表中，这被称为in-place，就地。而b=a+list对象实际是创建一个新的列表对象，所以不是就地批量添加元素。

但是，a+=一个列表对象，+=操作符则就会自动调用extend方法进行合并运算。大家注意这些微妙的区别，不同场景选用不同的API，以此高效节省内存。

4 删除元素

删除元素的方法有三种：remove,pop,del.

remove直接删除元素，若被删除元素在列表内重复出现多次，则只删除第一次：

pop方法若不带参数默认删除列表最后一个元素；若带参数则删除此参数代表的索引处的元素：

del与pop相似，删除指定索引处的元素：

5 list 与 in

列表是可迭代的，除了使用类似c语言的索引遍历外，还支持for item in alist这种直接遍历元素的方法：

in 与可迭代容器的结合，还用于判断某个元素是否属于此列表：

6 list 与数字

内置的list与数字结合，实现元素的复制，如下所示：

表面上这种操作太方便，实际确实也很方便，比如我想快速打印20个-，只需下面一行代码：

使用列表与数字相乘构建二维列表，然后第一个元素赋值为[1,2]，第二个元素赋值为[3,4]，第三个元素为[5] ：

7 列表生成式

列表生成式是创建列表的一个方法，它与使用append等API创建列表相比，书写更加简洁。

使用列表生成式创建1到50的所有奇数列表：

列表进阶

8 其他常用API

除了上面提到的方法外，列表封装的其他方法还包括如下：

clear,index,count,sort,reverse,copy

clear 用于清空列表内的所有元素index 用于查找里面某个元素的索引:

count 用于统计某元素的出现次数：

sort 用于元素排序，其中参数key定制排序规则。如下列表，其元素为元祖，根据元祖的第二个值由小到大排序：

reverse 完成列表反转：

copy 方法在下面讲深浅拷贝时会详细展开。

9 列表实现栈

列表封装的这些方法，实现栈这个常用的数据结构比较容易。栈是一种只能在列表一端进出的特殊列表，pop方法正好完美实现：

由此可见Python的列表当做栈用，完全没有问题，push 和 pop 操作的时间复杂度都为 O(1)

但是使用列表模拟队列就不那么高效了，需要借助Python的collections模块中的双端队列deque实现。

10 列表包含自身

列表的赋值操作，有一个非常有意思的问题，大家不妨耐心看一下。

这样相当于创建了一个引用自身的结构。

打印结果显示是这样的：

中间省略号表示无限循环，这种赋值操作导致无限循环，这是为什么？下面分析下原因。

执行 a = [1,3,5] 的时候，Python 做的事情是首先创建一个列表对象 [1, 3, 5]，然后给它贴上名为a的标签。

执行 a[1] = a 的时候，Python 做的事情则是把列表对象的第二个元素指向a所引用的列表对象本身。

执行完毕后，a标签还是指向原来的那个对象，只不过那个对象的结构发生了变化。

从之前的列表 [1,3,5] 变成了 [1,[...], 5]，而这个[...]则是指向原来对象本身的一个引用。

如下图所示：

可以看到形成一个环路：a[1]--->中间元素--->a[1]，所以导致无限循环。

11 插入元素性能分析

与常规数组需要预先指定长度不同，Python 中list不需要指定容器长度，允许我们随意的添加删除元素。

但是这种便捷性也会带来一定副作用，就是插入元素的时间复杂度为O(n)，而不是O(1)，因为insert会导致依次移动插入位置后的所有元素。

为了加深对插入元素的理解，特意把cpython实现insert元素的操作源码拿出来。

可以清楚看到insert元素时，插入位置处的元素都会后移一个位置，因此插入元素的时间复杂为O(n)，所以凡是涉及频繁插入删除元素的操作，都不太适合用list.

12 深浅拷贝

list 封装的copy 方法实现对列表的浅拷贝，浅拷贝只拷贝一层，具体拿例子说：

c和cc分别指向一片不同内存，示意图如下：

这样修改cc的第一个元素，原来c不受影响：

但是，如果内嵌一层列表，再使用copy时只拷贝一层：

上面的示意图清晰的反映出这一点，内嵌的列表并没有实现拷贝。因此再修改内嵌的元素时，原来的列表也会受到影响。

要想实现深度拷贝，需要使用Python模块copy中的deepcopy方法。

13 列表可变性

列表是可变的，可变的对象是不可哈希的，不可哈希的对象不能被映射，因此不能被用作字典的键。

但是，有时我们确实需要列表对象作为键，这怎么办？

可以将列表转化为元祖，元祖是可哈希的，所以能作为字典的键。

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