【写在前面】为进一步提高自己的python代码能力，打算把几本经典书籍重新过一遍，形成系统的知识体系，同时适当记录一些学习笔记，我尽量及时更新！先从经典的《Python编程：从入门到实战》书籍开始吧。有问题欢迎在评论区讨论，互相学习，good good study，day day up！上一篇文章《Python编程：从入门到实战》学习笔记(第2版) 第1-2章 起步&变量和简单数据类型介绍了量和简单数据类型，本章介绍列表。

【特别说明】这是第二版的《Python编程：从入门到实战》，书本的Python版本是3.7.2，我自己运行代码的环境是3.7.0，不同Python版本的功能不同。

来源：《Python编程：从入门到实战》(第2版)，侵权删！ 

第3章 列表简介

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或所有学生姓名的列表；也可以将任何东西加入列表中，元素之间可以没有任何关系。

在Python中，用方括号（[]）来表示列表，并用逗号来分隔其中的元素。

>>> bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']   #定义一个包含几种自行车的列表

>>> print(bicycles)   #打印列表的内部表示

输出：

['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']

3.1.1 访问列表元素

列表是有序集合，可根据该元素的位置或索引访问列表的任何元素。

例如，从列表bicycles中提取第一款自行车：

>>> bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']

>>> print(bicycles[0])   #获取列表的第一个元素

当你请求获取列表元素时，Python的print()语句只返回该元素，而不包括方括号和引号。输出如下：

trek   

同样你可以对列表元素调用第2章的字符串方法。例如，使用方法title()：

>>> bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']

>>> print(bicycles[0].title())   #输出为Trek

【说明：如果不使用print()语句，而是直接获取元素，返回的结果不包括方括号，但是有引号，因为元素是字符串】输出如下：

【一定要注意Python的一些细节！】 

3.1.2 索引从 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，第二个列表元素的索引为1。大多数编程语言都是如此，这与列表操作的底层实现相关。如果结果出乎意料，请看看你是否犯了简单的差一错误。根据这种简单的计数方式，要访问列表的任何元素，都可将其位置减1作为索引。

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。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。下面从列表中提取第一款自行车，并创建一条消息：

>>> bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']

>>> message = f"My first bicycle was a {bicycles[0].title()}."   #使用拼接

>>> print(message)

如下：

My first bicycle was a Trek.

3.2 修改、添加和删除元素

大多数列表是动态的，这意味着列表创建后可随着程序的运行增删元素。

3.2.1 修改列表元素

修改列表元素与访问列表元素类似，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，假设有一个摩托车列表，其中的第一个元素为'honda'，如何修改它的值呢？

>>> motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']  #首先定义一个摩托车列表

>>> print(motorcycles)   

>>> motorcycles[0] = 'ducati'   #将第一个元素的值改为'ducati'

>>> print(motorcycles)    #打印列表

输出表明，第一个元素的值确实变了，但其他列表元素的值没变：

['honda', 'yamaha', 'suzuki']
['ducati', 'yamaha', 'suzuki']

注意：你可以修改任何列表元素的值，而不仅仅是第一个元素的值。

3.2.2 在列表中添加元素

同样Python提供了多种在既有列表中添加新数据的方式。

1. 在列表末尾添加元素

添加新元素时，最简单的方式是将元素附加到列表末尾。继续使用前一个示例中的列表，在其末尾添加新元素'ducati'：

>>> motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']

>>> print(motorcycles)

>>> motorcycles.append('ducati')

>>> print(motorcycles)

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：

['honda', 'yamaha', 'suzuki']
['honda', 'yamaha', 'suzuki', 'ducati']

方法append()让动态地创建列表易如反掌，例如，先创建一个空列表，再使用一系列的append()语句添加元素。

>>> motorcycles = []

>>> motorcycles.append('honda')

>>> motorcycles.append('yamaha')

>>> motorcycles.append('suzuki')

>>> print(motorcycles)

最终的列表与前述示例中的列表完全相同：

['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，你才知道要在程序中存储哪些数据。

2. 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 = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']

>>> motorcycles.insert(0, 'ducati')  #值'ducati'被插入到了列表开头

>>> print(motorcycles)

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移一个位置：

['ducati', 'honda', 'yamaha', 'suzuki']

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。你可以根据位置或值来删除列表中的元素。

1. 使用del语句删除元素

如果知道要删除的元素在列表中的位置，可使用del语句。

>>> motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']

>>> print(motorcycles)

>>> del motorcycles[0]  #删除了列表第一个元素——'honda'

>>> print(motorcycles)

['honda', 'yamaha', 'suzuki']
['yamaha', 'suzuki']

使用del可删除任何位置处的列表元素，条件是知道其索引。在这个示例中，使用del语句将值从列表中删除后，你就无法再访问它了。

2. 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。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。

下面从列表motorcycles中弹出一款摩托车：

>>> motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']  #首先定义并打印了列表motorcycles

>>> print(motorcycles)

>>> popped_motorcycle = motorcycles.pop() #从列表中弹出一个值，存储到变量popped_motorcycle中

>>> print(motorcycles)  #打印这个列表，以核实从其中删除了一个值

>>> print(popped_motorcycle)   #打印弹出的值，以证明我们依然能够访问被删除的值

输出表明，列表末尾的值'suzuki'已删除，它现在存储在变量popped_motorcycle中：

['honda', 'yamaha', 'suzuki']
['honda', 'yamaha']
suzuki

3. 弹出列表中任何位置处的元素

实际上，你可以使用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。

>>> motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']

>>> first_owned = motorcycles.pop(0)  #我们弹出了列表中的第一款摩托车

>>> print(f"The first motorcycle I owned was a {first_owned.title()}.") 

输出是一个简单的句子，描述了我购买的第一辆摩托车：

The first motorcycle I owned was a Honda.

注意，每当你使用pop()时，被弹出的元素就不再在列表中了。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()。

4. 根据值删除元素

如果你不知道要从列表中删除的值所处的位置，只知道要删除的元素的值，可使用方法remove()。

例如我们从列表motorcycles中删除值'ducati'。

>>> motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki', 'ducati']

>>> print(motorcycles)

>>> motorcycles.remove('ducati')  #删除

>>> print(motorcycles)

输出结果：

['honda', 'yamaha', 'suzuki', 'ducati']
['honda', 'yamaha', 'suzuki']

使用remove()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']   #定义列表

>>> print(motorcycles) 

>>> too_expensive = 'ducati'   #将值'ducati'存储在变量too_expensive中

>>> motorcycles.remove(too_expensive)  #使用这个变量来告诉Python将哪个值从列表中删除

>>> print(motorcycles)

>>> print(f"\nA {too_expensive.title()} is too expensive for me.")

最后打印一条消息，指出将'ducati'从列表motorcycles中删除的原因：

['honda', 'yamaha', 'suzuki', 'ducati']
['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。

3.3 组织列表

Python提供了很调整列表排列顺序的方式，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()能对列表进行永久性排序。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。

>>> cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']

>>> cars.sort()  #永久性地修改了列表元素的排列顺序

>>> print(cars)

现在，汽车是按字母顺序排列的， 再也无法恢复到原来的排列顺序：

['audi', 'bmw', 'subaru', 'toyota']

你还可以按与字母顺序相反的顺序排列列表元素，只需向sort()方法传递参数 reverse=True。

>>> cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']

>>> print(cars)

同样，对列表元素排列顺序的修改是永久性的：

['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，可使用sorted()。函数sorted()让你能够按特定顺序显示列表元素，同时不影响原始排列顺序。看下面的例子：

>>> cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']

>>> print("Here is the original list:")  #首先按原始顺序打印列表

>>> print(cars)

>>> print("\nHere is the sorted list:")  #再按字母顺序显示该列表

>>> print(sorted(cars))

>>> print("\nHere is the original list again:")   #确认列表元素的排列顺序与以前相同

>>> print(cars)

结果如下：

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)

注意，reverse()不是指按与字母顺序相反的顺序排列列表元素，输出结果：

['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
['subaru', 'toyota', 'audi', 'bmw']

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

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。

3.4 使用列表时避免索引错误

刚开始使用列表时，经常会遇到一种错误。假设有一个包含三个元素的列表，却要求获取第四个元素：

>>> motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']

>>> print(motorcycles[3])

这将导致索引错误：

Traceback (most recent call last):
  File "motorcycles.py", line 2, in <module>
    print(motorcycles[3])
IndexError: list index out of range

Python在搜索列表motorcycles时，却发现索引3处没有元素。鉴于列表索引差一的特征，这种错误很常见。注意Python中索引是从0开始的。索引错误意味着Python无法理解你指定的索引。

当访问最后一个列表元素时，都可使用索引-1，即便你最后一次访问列表后，其长度发生了变化：

>>> motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']

>>> print(motorcycles[-1])

输出：

'suzuki'

仅当列表为空时，这种访问最后一个元素的方式才会导致错误：

>>> motorcycles = []

>>> print(motorcycles[-1])

列表motorcycles不包含任何元素，因此Python返回一条索引错误消息：

Traceback (most recent call last):
   File "motorcyles.py", line 3, in <module>
      print(motorcycles[-1])
IndexError: list index out of range

注意 发生索引错误却找不到解决办法时，请尝试将列表或其长度打印出来。列表可能与你以为的截然不同，尤其在动态处理时。通过查看列表或其包含的元素数，可帮助你找出这种逻辑错误。

3.5 小结

在本章中，介绍了列表是什么以及如何定义列表、增删元素；如何对列表进行永久性和临时排序；如何确定列表的长度，以及如何避免索引错误。

在第4章，你将学习如何以更高效的方式处理列表元素。例如遍历。

说明：记录学习笔记，如果错误欢迎指正！写文章不易，转载请联系我。