Python基础语法-内置数据结构之列表

列表的一些特点：

1. 列表是最常用的线性数据结构

2. list是一系列元素的有序组合

3. list是可变的

列表的操作，

1. 增：append、extend、insert

2. 删：clear、pop、remove

3. 改：reverse、sort

4. 查：count、index

5. 其他：copy

>>> [a for a in dir(list) if not a.startswith('__')]
['append', 'clear', 'copy', 'count', 'extend', 'index', 'insert', 'pop', 'remove', 'reverse', 'sort']

定义与初始化列表

lst = list() # 使用list函数定义空列表
lst = []     # 使用中括号定义空列表
a = [1, 2, 3] # 使用中括号定义带初始值的列表
lst = list(range(1, 10)) # 使用list函数把可迭代对象转化为列表
a_ref = aa[2] = 100

列表的访问

可以通过下标访问列表中的元素，下标从0开始。当下标超出范围时，会抛出IndexError异常。下标可以是负数，负数下标从右开始，与正数下标刚好相反。负数下标从-1开始。不管是正数的下标还是负数的下标，只要超出范围，就会抛出异常。

lst = [1, 2, 3]
print(lst[0])
print(lst[2])
# print(lst[3])

列表常用操作

我们可以通过列表的下标（或索引）找到相应的元素，也可以通过列表元素找到其相应的索引。列表提供了index方法可以实现此需求，接下来我们就看一下如何使用列表的index方法。

lst = [1, 2, 3, 2, 5]help(lst.index)
 : Help on built-in function index:
 : 
 : index(...) method of builtins.list instance
 :     L.index(value, [start, [stop]]) -> integer -- return first index of value.
 :     Raises ValueError if the value is not present.
 :

index可以有其他两个参数，start，stop可以为负数，但是总是从左往右查找。

index方法根据值返回第一个索引。

a_copy = a[:]
a.append(300) # 在列表的末尾增加一个元素
a.insert(1, 50) # 在指定位置增加一个元素，如果索引超出范围，如果是正索
                # 引，等效于append，如果索引为负数，等效于insert(0, object)。
a.pop() # 默认从列表最后移除一个元素，可以指定索引；索引不能超出范围
a.sort() # 排序方法a.reverse() # 反转方法
a.remove(value) # 移除列表中第一次出现的value，如果value不存在，则抛出ValueError异常
del a[1]

列表的count方法用于返回列表里出现元素的个数，如果没有就返回0。

lst = [1, 2, 3, 2, 3, 5]
print(lst.count(2))
print(lst.count(5))
# there was no element 0
print(lst.count(0))

count方法的原型：

def count(lst, value):
    c = 0
    for x in lst:
        if x == value:
            c += 1
    return c 

index和count的时间复杂度是O(n)线性复杂度（效率与数据规模成线性相关）。

由于列是可变的数据结构，因此可以对列表的元素可以进行修改。修改列表的元素直接使用下标操作取出元素并对其赋值即可。

lst = [1, 2, 3, 2, 4, 3, 5]
print(lst[2])
lst[2] = 5
print(lst[2])
# 对超出范围的索引修改元素，会抛出IndexError异常
# lst[7] = 7

增加列表元素，使用修改列表元素的方法不能增加列表元素。可以使用append方法来增加列表的元素，

 lst = [1, 3, 5, 7]

lst.append(9)
print(lst)
lst.extend([1, 2, 3])
print(lst)
lst.extend(range(3))
print(lst)

# remove
# 根据值来删除
# 从左到右删除第一次出现的元素
lst.remove(1)
print(lst)
# 删除一个不存在的值时，会抛出ValueError异常
# lst.remove(10)# pop
# 默认返回并删除最后一个元素
lst.pop()
print(lst)
# pop可以有参数
# 返回并删除索引所在位置的元素
lst.pop(1)
print(lst)
# 当pop不存在的索引时，抛出IndexError异常
# lst.pop(100)

运行结果为：

 : [1, 3, 5, 7, 9]
 : [1, 3, 5, 7, 9, 1, 2, 3]
 : [1, 3, 5, 7, 9, 1, 2, 3, 0, 1, 2]
 : [3, 5, 7, 9, 1, 2, 3, 0, 1, 2]
 : [3, 5, 7, 9, 1, 2, 3, 0, 1]
 : [3, 7, 9, 1, 2, 3, 0, 1] 

append与extend的对比：

• append原地修改列表，返回None

• extend原地修改，返回None

• append操作单个元素

• extend操作可迭代对象

pop与remove的对比：

• pop是弹出索引对应的值

• remove是删除最左边的第一次出现的值

• pop针对的是索引

• remove针对的是值

• pop不传递index参数时，其时间复杂度为O(1)

• pop传递index参数时，其时间复杂度为O(n)

insert可以在指定的位置处插入元素。当insert时，索引超出范围时：

• 索引是负数，会在第0个元素前插入元素

• 索引是正数，会在最后一个元素后插入元素

lst = [1, 3, 5, 7]
lst.insert(2, 'm')
print(lst)
lst.insert(10, 'e')
print(lst)
lst.insert(-10, 'a')
print(lst)

运行结果为：

: [1, 3, 'm', 5, 7]
: [1, 3, 'm', 5, 7, 'e']
: ['a', 1, 3, 'm', 5, 7, 'e']

insert操作的时间复杂度是O(n)，append操作的时间复杂度是O(1)。

列表有copy的方法，

lst1 = [1, 3, 2, 5, 7]
lst2 = lst1 # 赋值操作，对可变对象是引用传递，对不可变对象是传值
print(lst2)
lst2.remove(2)
print(lst2)
print(lst1)
lst1 = [1, 3, 2, 5, 7]
lst2 = lst1.copy() # 影子拷贝
lst2.remove(2)
print(lst2)
print(lst1)

运行结果为:

: [1, 3, 2, 5, 7]
: [1, 3, 5, 7]
: [1, 3, 5, 7]
: [1, 3, 5, 7]
: [1, 3, 2, 5, 7]

赋值操作传递的是引用，也叫浅拷贝。

copy方法的原型：

def copy(lst):
    tmp = []
    for i in lst:
        tmp.append(i)
    return tmp

清除列表，

lst.clear() # 删除所有元素

求list的长度，

lst = []
print(len(lst))
lst = list(range(4))
print(len(lst))

列表反转，

列表排序，原地修改，返回None。默认是顺序排列，

lst.sort()
lst.sort(reverse=True)

去除列表中重复元素，

L1 = ['b', 'c', 'd', 'b', 'c', 'a', 'a']
L2 = []
[L2.append(i) for i in L1 if not i in L2]
print(L2)
: ['b', 'c', 'd', 'a']

iter = (x ** 2 for x in range(10) if x % 2 == 0)
iter
<generator object <genexpr> at 0x1056b42b0>>>> 
for el in iter:
    print(el)   
0
4
16
36
64
###>>> print [(x, y) for x in (1, 2, 3, 4) for y in (10, 15, 3, 22) if x * y > 25]
[(2, 15), (2, 22), (3, 10), (3, 15), (3, 22), (4, 10), (4, 15), (4, 22)]

来看几个跟列表应用的例子，

# 求素数的列表使用法lst = []for n in range(2, 101):
    for x in lst:
        if n % x == 0:
            break
        else:
            lst.append(n)
            print(n)

一个例子

一个可以输出直方图的例子，代码如下:

(venv) [lavenliu@VM_171_247_centos mysite]$ cat hist.py 
# 从一个列表中创建一个直方图
values = []   # 首先创建一个空列表# 我们输入10个整数
print("Enter 10 integers:")
for i in range(10):
    newValue = int(input("Enter integer %d: " % (i+1)))
    values += [newValue]
# 创建直方图
print("
Creating a histogram from values:")
print("%s %10s %10s" % ("Element", "Value", "Histogram"))
for i in range(len(values)):
    print("%7d %10d  %s" % (i, values[i], "*" * values[i]))

运行结果为:

venv lavenliu@VM_171_247_centos mysite$ python hist.py 
Enter  integers:
Enter integer 1: 10
Enter integer 2: 8
Enter integer 3: 23
Enter integer 4: 15
Enter integer 5: 2
Enter integer 6: 5
Enter integer 7: 7
Enter integer 8: 9
Enter integer 9: 6
Enter integer 10: 4
Creating a histogram from values:
Element      Value  Histogram
                 **********
                  ********                 ***********************      
                 ***************      
                  **                  *****      
                  *******                  *********                  ******                  ***