python入門教程（四）——列表、字符串和元組

本教程根據《python編程快速上手》製作，如需轉載，請註明出處。

一、列表數據類型

“列表”是一個值，它包含多個字構成的序列。術語“列表值”指的是列表本身（它作爲一個值，可以保存在變量中，或傳遞給函數，像所有其他值一樣），而不是指列表值之內的那些值。列表中的值也稱爲“表項”。表項用逗號分隔（就是說，它們是“逗號分隔的”）。

列表用左方括號開始，右方括號結束，即[]（一對中括號）。

例如：

注意：列表中值的類型可以不一致，這和一般語言中的數組不同，一個數組的類型一般都是事先指定的。

1.1 下標訪問列表的單個值

可以用下標直接訪問列表中的值。

例子如下：

注意：列表中第一個值的下標是0，最後一個值的下標是列表最大值減1，而且下標值值只能是整數。這點與數組一致。

如果使用的下標超出了列表中值的個數，Python 將給出 IndexError 出錯信息。

列表也可以包含其他列表值。這些列表的列表中的值，可以通過多重下標來訪。

例子如下：

第一個下標表明使用哪個列表值，第二個下標表明該列表值中的值。如果只使用一個下標，程序將打印出該下標處的完整列表值。這與二維數組的訪問類似。

1.2 負數下標

雖然下標從 0 開始並向上增長，但也可以用負整數作爲下標。整數值−1 指的是列表中的最後一個下標，−2 指的是列表中倒數第二個下標，以此類推。

例子如下：

1.3 利用切片獲取子列表

“切片”可以從列表中取得多個值，結果是一個新列表。切片輸入在一對方括號中，像下標一樣，但它有兩個冒號分隔的整數。

在一個切片中，第一個整數是切片開始處的下標。第二個整數是切片結束處的下標。切片向上增長，直至第二個下標的值，但不包括它。切片求值爲一個新的列表值。

例子如下：

可以省略切片中冒號兩邊的一個下標或兩個下標。省略第一個下標相當於使用 0，或列表的開始。省略第二個下標相當於使用列表的長度，意味着分片直至列表的末尾。

例子如下：

1.4 用 len()取得列表的長度

len()函數將返回傳遞給它的列表中值的個數，就像它能計算字符串中字符的個數一樣。

例子如下：

1.5 用下標改變列表中的值

可以使用列表的下標來改變下標處的值，這點和數組一模一樣。

例子如下：

1.6 列表連接和列表複製

+操作符可以連接兩個列表，得到一個新列表，就像它將兩個字符串合併成一個新字符串一樣。*操作符可以用於一個列表和一個整數，實現列表的複製。

例子如下：

1.7 用 del 語句從列表中刪除值

del 語句將刪除列表中下標處的值，表中被刪除值後面的所有值，都將向前移動一個下標。

例子如下：

注意：del 語句也可用於一個簡單變量，刪除它，作用就像是“取消賦值”語句。如果在刪除之後試圖使用該變量，就會遇到 NameError 錯誤，因爲該變量已不再存在。del 語句幾乎總是用於刪除列表中的值。

二、使用列表

使用列表的好處在於，現在數據放在一個結構中，所以程序能夠更靈活的處理數據，比放在一些重複的變量中方便。

2.1 列表用於循環

從技術上說，循環是針對一個列表或類似列表中的每個值，重複地執行代碼塊。

例子如下：

這是因爲 range(4)的返回值是類似列表的值。Python 認爲它類似於[0, 1, 2, 3]。下面的程序和前面的程序輸出相同：

一個技巧：是在 for 循環中使用 range(len(someList))，迭代列表的每一個下標。這樣，循環中的代碼可以訪問下標（通過變量 i），以及下標處的值。

2.2 in 和 not in 操作符

利用 in 和 not in 操作符，可以確定一個值否在列表中。像其他操作符一樣，in和 not in 用在表達式中，連接兩個值：一個要在列表中查找的值，以及待查找的列表。這些表達式將求值爲布爾值。

例子如下：

2.3 多重賦值技巧

多重賦值技巧是一種快捷方式，讓你在一行代碼中，用列表中的值爲多個變量賦值。

例子如下：

注意：變量的數目和列表的長度必須嚴格相等，否則 Python 將給出 ValueError。

三 增強的賦值操作

增強型的複製操作符如下：

+=操作符也可以完成字符串和列表的連接，*=操作符可以完成字符串和列表的複製。

例子如下：

四 方法

方法和函數是一回事，只是它是調用在一個值上。

4.1 用 index()方法在列表中查找值

列表值有一個 index()方法，可以傳入一個值，如果該值存在於列表中，就返回它的下標。如果該值不在列表中，Python 就報 ValueError。

例子如下：

注意：如果列表中存在重複的值，就返回它第一次出現的下標。

4.2 用 append()和 insert()方法在列表中添加值

要在列表中添加新值，就使用 append()和 insert()方法。

append()方法調用，將參數添加到列表末尾。insert()方法可以在列表任意下標處插入一個值。insert()方法的第一個參數是新值的下標，第二個參數是要插入的新值。

例子如下:

注意：代碼是 spam.append('moose')和 spam.insert(1, 'chicken')，而不是 spam = spam.append('moose')和 spam = spam.insert(1, 'chicken')。append()和 insert()都不會將spam 的新值作爲其返回值（實際上，append()和 insert()的返回值是 None，所以你肯定不希望將它保存爲變量的新值）。但是，列表被“當場”修改了。

方法屬於單個數據類型。append()和 insert()方法是列表方法，只能在列表上調用，不能在其他值上調用，例如字符串和整型。

4.3 用 remove()方法從列表中刪除值

給 remove()方法傳入一個值，它將從被調用的列表中刪除。、

例子如下：

注意：試圖刪除列表中不存在的值，將導致 ValueError 錯誤。如果該值在列表中出現多次，只有第一次出現的值會被刪除。如果知道想要刪除的值在列表中的下標，del 語句就很好用。如果知道想要從列表中刪除的值，remove()方法就很好用。

4.4 用 sort()方法將列表中的值排序

數值的列表或字符串的列表，能用 sort()方法排序。

例子如下：

也可以指定 reverse 關鍵字參數爲 True，讓 sort()按逆序排序。

注意：

1. sort()方法當場對列表排序。不要寫出 spam = spam.sort()這樣的代碼，試圖記錄返回值。
2. 不能對既有數字又有字符串值的列表排序，因爲 Python 不知道如何比較它們。
3. sort()方法對字符串排序時，使用“ASCII 字符順序”，而不是實際的字典順序。這意味着大寫字母排在小寫字母之前。因此在排序時，小寫的 a 在大寫的Z 之後。
4. 如果需要按照普通的字典順序來排序，就在 sort()方法調用時，將關鍵字參數key 設置爲 str.lower。

五 字符串個元組

列表並不是唯一表示序列值的數據類型。對列表的許多操作，也可以作用於字符串：按下標取值、切片、用於 for 循環、用於 len()，以及用於 in 和 not in 操作符。

5.1 可變和不可變數據類型

列表和字符串在一個重要的方面是不同的。列表是“可變的”數據類型，它的值可以添加、刪除或改變。但是，字符串是“不可變的”，它不能被更改。嘗試對字符串中的一個字符重新賦值，將導致 TypeError 錯誤。

例子如下：

“改變”一個字符串的正確方式，是使用切片和連接。構造一個“新的”字符串，從老的字符串那裏複製一些部分。

例子如下：

請注意，原來的'Zophie a cat'字符串沒有被修改，因爲字符串是不可變的。

5.2 元組

除了兩個方面，“元組”數據類型幾乎與列表數據類型一樣。

1. 元組輸入時用圓括號()，而不是用方括號[]。
2. 元組像字符串一樣，是不可變的。元組不能讓它們的值被修改、添加或刪除。

例子如下：

注意：如果元組中只有一個值，你可以在括號內該值的後面跟上一個逗號，表明這種情況。否則，Python 將認爲，你只是在一個普通括號內輸入了一個值。逗號告訴Python，這是一個元組（不像其他編程語言，Python 接受列表或元組中最後表項後面跟的逗號）。

使用元組的兩大好處：

1. 如果需要一個永遠不會改變的值的序列，就使用元組。
2. 因爲它們是不可變的，它們的內容不會變化，Python 可以實現一些優化，讓使用元組的代碼比使用列表的代碼更快

5.3 用 list()和 tuple()函數來轉換類型

函數 list()和 tuple()將返回傳遞給它們的值的列表和元組版本。

如果需要元組值的一個可變版本，將元組轉換成列表就很方便。

六 引用

當將列表賦給一個變量時，實際上是將列表的“引用”賦給了該變量。引用是一個值，指向某些數據。列表引用是指向一個列表的值。

例子如下：

當創建列表時，你將對它的引用賦給了變量。但下一行只是將 spam 中的列表引用拷貝到 cheese，而不是列表值本身。這意味着存儲在 spam 和 cheese 中的值，現在指向了同一個列表。底下只有一個列表，因爲列表本身實際從未複製。所以當你修改 cheese 變量的第一個元素時，也修改了 spam 指向的同一個列表。

變量包含對列表值的引用，而不是列表值本身。

但對於字符串和整數值，變量就包含了字符串或整數值。

在變量必須保存可變數據類型的值時，例如列表或字典，Python 就使用引用。

對於不可變的數據類型的值，例如字符串、整型或元組，Python變量就保存值本身

6.1 傳遞引用

參數如何傳遞給函數，引用就特別重要。當函數被調用時，參數的值被複制給變元。對於列表（以及字典，我將在下一章中討論），這意味着變元得到的是引用的拷貝。

例子如下：

運行結果：

可以看出spam的值已經發生變化了。

當 eggs()被調用時，沒有使用返回值來爲 spam 賦新值。相反，它直接當場修改了該列表。儘管 spam 和 someParameter 包含了不同的引用，但它們都指向相同的列表。這就是爲什麼函數內的 append('Hello')方法調用在函數調用返回後，仍然會對該列表產生影響。

注意：如果忘了 Python 處理列表和字典變量時採用這種方式，可能會導致令人困惑的缺陷。

C語言中的數組名稱就是一個指針，可以作爲參數傳遞個函數，從而可以在函數內部修改數組的名稱。這個與那個機理基本一致。

6.2 copy 模塊的 copy()和 deepcopy()函數

在處理列表和字典時，儘管傳遞引用常常是最方便的方法，但如果函數修改了傳入的列表或字典，你可能不希望這些變動影響原來的列表或字典。要做到這一點，Python 提供了名爲 copy 的模塊，其中包含 copy()和 deepcopy()函數。第一個函數
copy.copy()，可以用來複制列表或字典這樣的可變值，而不只是複製引用。

例子如下：

import copy
spam=['A','B','C','D']
cheese=copy.copy(spam)
cheese[1]=42
print(spam)
print(cheese)

執行結果：

可以看出，cheese改變並沒有引起spam的變化。

如果要複製的列表中包含了列表，那就使用 copy.deepcopy()函數來代替。deepcopy()函數將同時複製它們內部的列表。