• Python 入门(四)List和Tuple类型


    创建list

    Python内置的一种数据类型是列表:list。list是一种有序的集合,可以随时添加和删除其中的元素。

    比如,列出班里所有同学的名字,就可以用一个list表示:

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

    list是数学意义上的有序集合,也就是说,list中的元素是按照顺序排列的。

    构造list非常简单,按照上面的代码,直接用 [ ] 把list的所有元素都括起来,就是一个list对象。通常,我们会把list赋值给一个变量,这样,就可以通过变量来引用list:

    >>> classmates = ['Michael', 'Bob', 'Tracy']
    >>> classmates # 打印classmates变量的内容
    ['Michael', 'Bob', 'Tracy']

    由于Python是动态语言,所以list中包含的元素并不要求都必须是同一种数据类型,我们完全可以在list中包含各种数据:

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

    一个元素也没有的list,就是空list:

    >>> empty_list = []

    任务

    假设班里有3名同学:Adam,Lisa和Bart,他们的成绩分别是 95.5,85 和 59,请按照 名字, 分数, 名字, 分数... 的顺序按照分数从高到低用一个list表示,然后打印出来。

    按照索引访问list

    由于list是一个有序集合,所以,我们可以用一个list按分数从高到低表示出班里的3个同学:

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

    那我们如何从list中获取指定第 N 名的同学呢?方法是通过索引来获取list中的指定元素。

    需要特别注意的是,索引从 0 开始,也就是说,第一个元素的索引是0,第二个元素的索引是1,以此类推。

    因此,要打印第一名同学的名字,用 L[0]:

    >>> print L[0]
    Adam

    要打印第二名同学的名字,用 L[1]:

    >>> print L[1]
    Lisa

    要打印第三名同学的名字,用 L[2]:

    >>> print L[2]
    Bart

    要打印第四名同学的名字,用 L[3]:

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

    报错了!IndexError意思就是索引超出了范围,因为上面的list只有3个元素,有效的索引是 0,1,2。

    所以,使用索引时,千万注意不要越界

    任务

    三名同学的成绩可以用一个list表示:

    L = [95.5, 85, 59]

    请按照索引分别打印出第一名、第二名、第三名、第四名的分数。

    倒序访问list

    我们还是用一个list按分数从高到低表示出班里的3个同学:

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

    这时,老师说,请分数最低的同学站出来。

    要写代码完成这个任务,我们可以先数一数这个 list,发现它包含3个元素,因此,最后一个元素的索引是2:

    >>> print L[2]
    Bart

    有没有更简单的方法?

    有!

    Bart同学是最后一名,俗称倒数第一,所以,我们可以用 -1 这个索引来表示最后一个元素:

    >>> print L[-1]
    Bart

    Bart同学表示躺枪。

    类似的,倒数第二用 -2 表示,倒数第三用 -3 表示,倒数第四用 -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] 报错了,因为倒数第四不存在,一共只有3个元素。

    使用倒序索引时,也要注意不要越界

    任务

    三名同学的成绩可以用一个list表示:

    L = [95.5, 85, 59]

    请按照倒序索引分别打印出倒数第一、倒数第二、倒数第三、倒数第四的分数。

    添加新元素

    现在,班里有3名同学:

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

    今天,班里转来一名新同学 Paul,如何把新同学添加到现有的 list 中呢?

    第一个办法是用 list 的 append() 方法,把新同学追加到 list 的末尾:

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

    append()总是把新的元素添加到 list 的尾部。

    如果 Paul 同学表示自己总是考满分,要求添加到第一的位置,怎么办?

    方法是用list的 insert()方法,它接受两个参数,第一个参数是索引号,第二个参数是待添加的新元素:

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

    L.insert(0, 'Paul') 的意思是,'Paul'将被添加到索引为 0 的位置上(也就是第一个),而原来索引为 0 的Adam同学,以及后面的所有同学,都自动向后移动一位。

    任务

    假设新来一名学生Paul,Paul 同学的成绩比Bart好,但是比Lisa差,他应该排到第三名的位置,请用代码实现。

    从list删除元素

    Paul同学刚来几天又要转走了,那么我们怎么把Paul 从现有的list中删除呢?

    如果Paul同学排在最后一个,我们可以用list的pop()方法删除:

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

    pop()方法总是删掉list的最后一个元素,并且它还返回这个元素,所以我们执行 L.pop() 后,会打印出 'Paul'。

    如果Paul同学不是排在最后一个怎么办?比如Paul同学排在第三:

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

    要把Paul踢出list,我们就必须先定位Paul的位置。由于Paul的索引是2,因此,用 pop(2)把Paul删掉:

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

    任务

    注意右边编辑器代码中 list 如下:

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

    Paul的索引是2,Bart的索引是3,如果我们要把Paul和Bart都删掉,请解释下面的代码为什么不能正确运行:

    L.pop(2)
    L.pop(3)

    怎样调整代码可以把Paul和Bart都正确删除掉?

    替换元素

    假设现在班里仍然是3名同学:

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

    现在,Bart同学要转学走了,碰巧来了一个Paul同学,要更新班级成员名单,我们可以先把Bart删掉,再把Paul添加进来。

    另一个办法是直接用Paul把Bart给替换掉:

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

    对list中的某一个索引赋值,就可以直接用新的元素替换掉原来的元素,list包含的元素个数保持不变。

    由于Bart还可以用 -1 做索引,因此,下面的代码也可以完成同样的替换工作:

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

    任务

    班里的同学按照分数排名是这样的:

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

    但是,在一次考试后,Bart同学意外取得第一,而Adam同学考了倒数第一。

    请通过对list的索引赋值,生成新的排名。

    创建tuple

    tuple是另一种有序的列表,中文翻译为“ 元组 ”。tuple 和 list 非常类似,但是,tuple一旦创建完毕,就不能修改了。

    同样是表示班里同学的名称,用tuple表示如下:

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

    创建tuple和创建list唯一不同之处是用( )替代了[ ]

    现在,这个 t 就不能改变了,tuple没有 append()方法,也没有insert()和pop()方法。所以,新同学没法直接往 tuple 中添加,老同学想退出 tuple 也不行。

    获取 tuple 元素的方式和 list 是一模一样的,我们可以正常使用 t[0],t[-1]等索引方式访问元素,但是不能赋值成别的元素,不信可以试试:

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

    任务

    创建一个tuple,顺序包含0 - 9这10个数。

    补充说明:如果采用range(0,10)函数产生的是序列,而非元组;

    先列几个range()函数的几个用法

                  

    函数原型:range(start, end, scan):

    参数含义:start:计数从start开始。默认是从0开始。例如range(5)等价于range(0, 5);

                  end:技术到end结束,但不包括end.例如:range(0, 5) 是[0, 1, 2, 3, 4]没有5

                  scan:每次跳跃的间距,默认为1。例如:range(0, 5) 等价于 range(0, 5, 1)

    创建单元素tuple

    tuple和list一样,可以包含 0 个、1个和任意多个元素。

    包含多个元素的 tuple,前面我们已经创建过了。

    包含 0 个元素的 tuple,也就是空tuple,直接用 ()表示:

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

    创建包含1个元素的 tuple 呢?来试试:

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

    好像哪里不对!t 不是 tuple ,而是整数1。为什么呢?

    因为()既可以表示tuple,又可以作为括号表示运算时的优先级,结果 (1) 被Python解释器计算出结果 1,导致我们得到的不是tuple,而是整数 1。

    正是因为用()定义单元素的tuple有歧义,所以 Python 规定,单元素 tuple 要多加一个逗号“,”,这样就避免了歧义:

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

    Python在打印单元素tuple时,也自动添加了一个“,”,为了更明确地告诉你这是一个tuple。

    多元素 tuple 加不加这个额外的“,”效果是一样的:

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

    任务

    请指出右边编辑器中代码为什么没有创建出包含一个学生的 tuple:

    t = ('Adam')

    print t

    请修改代码,确保 t 是一个tuple。

    “可变”的tuple

    前面我们看到了tuple一旦创建就不能修改。现在,我们来看一个“可变”的tuple:

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

    注意到 t 有 3 个元素:'a','b'和一个list:['A', 'B']。list作为一个整体是tuple的第3个元素。list对象可以通过 t[2] 拿到:

    >>> L = t[2]

    然后,我们把list的两个元素改一改:

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

    再看看tuple的内容:

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

    不是说tuple一旦定义后就不可变了吗?怎么现在又变了?

    别急,我们先看看定义的时候tuple包含的3个元素:

    当我们把list的元素'A'和'B'修改为'X'和'Y'后,tuple变为:

    表面上看,tuple的元素确实变了,但其实变的不是 tuple 的元素,而是list的元素。

    tuple一开始指向的list并没有改成别的list,所以,tuple所谓的“不变”是说,tuple的每个元素,指向永远不变。即指向'a',就不能改成指向'b',指向一个list,就不能改成指向其他对象,但指向的这个list本身是可变的!

    理解了“指向不变”后,要创建一个内容也不变的tuple怎么做?那就必须保证tuple的每一个元素本身也不能变。

    任务

    定义了tuple:

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

    由于 t 包含一个list元素,导致tuple的内容是可变的。能否修改上述代码,让tuple内容不可变?

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