千里之行，始於足下。要練成一雙洞悉一切的眼睛，還是得先把基本功紮紮實實地學好。今天，本喵帶大家仔細溫習一下Python的列表。溫故而知新，不亦說乎。

當然，溫習的同時也要發散思考，因為有些看似無關緊要的、約定俗成的語言習慣，例如陣列索引為何從0開始，其背後可能大有來歷。知其然，亦需知其所以然啊喵喵喵~~~

最後，在基礎知識之上，更要探索進階，例如學習生成器表示式，這樣既能更紮實地掌握基礎，又能融會貫通，獲得更全面的認知升級。

## Python的列表是怎樣滴？

列表（list）是一種有序的集合，可以隨時新增、查詢和刪除元素。

列表支援加入不同資料型別的元素：數字、字串、列表、元組等。

列表通過有序的索引可遍歷所有的元素，從前往後數，索引是[0,n-1]，從後往前數，索引是[-1, -n]，其中n是列表的長度。

列表可以是不含元素的空列表，也可以包含超級多的元素（在記憶體大小支援的情況下）。

```python list_a = []   # 空列表，即len(list_a) == 0 list_b = [2018, 10, '2018-10-1', ['hi', 1, 2], (33, 44)] # list_b 長度為5，包含2個數字元素、1個字串元素、1個列表元素和1個元組元素 len(list_b) == 5 list_b[0] == list_b[-5] == 2018 lits_b[3] == list_b[-2] == ['hi', 1, 2]  lits_b[4] == list_b[-1] == (33, 44) ```

## Python中怎麼操作列表？

**1）建立列表：**

用中括號[]包裹元素，元素使用逗號分隔。

用list()方法，轉化生成列表。

列表生成式/列表解析式/列表推導式，生成列表。

```python list_a = [1, 2, 3] list_b = list("abc") # list_b == ['a', 'b', 'c'] list_c = list((4, 5, 6)) # list_c == [4, 5, 6] list_d = [i for i in list_a]  # list_d == [1, 2, 3] list_e = [i*j for i in list_a for j in list_c] # list_e == [4,5,6,10,12,12,15,18] list_f = [i*j for i,j in zip(list_a,list_c)] # list_f == [4, 10, 18] list_g = [i for i in list_a if i%2 == 0] # list_g == [2]

# 結合range()函式，range(start, stop[, step]) list_h = list(range(3)) # list_h == [0, 1, 2] list_i = list(range(3,7)) # list_i == [3, 4, 5, 6] list_j = list(range(3,9,2)) # list_j == [3, 5, 7]

# 找出100以內的能夠被3整除的正整數 list_k = list(range(3,100,3)) # list_k == [3, 6, 9, ..., 96, 99] ```

**2）擴充列表：**

用append()方法，在列表尾部新增單個新元素。

用insert()方法，在列表中指定位置新增元素。

用 “+” 運算子，將兩個列表拼接出一個新列表。

用extend()方法，在一個列表後面拼接進另一個列表。

```python # 以下分別新增2個元素 list_a = [] list_a.append('happy')  # list_a == ['happy'] list_a.insert(0, 'very') # list_a == ['very', 'happy']

# 以下兩種擴充列表方式 list_1 = ['I', 'am'] list_2 = ['very', 'happy'] list_3 = list_1 + list_2  # 新列表 list_3 == ['I', 'am', 'very', 'happy'] list_1.extend(list_2)  # 原列表1擴充，list_1 == ['I', 'am', 'very', 'happy'] ```

**3）刪減列表與銷燬列表：**

用del list[m] 語句，刪除指定索引m處的元素。

用remove()方法，刪除指定值的元素（第一個匹配項）。

用pop()方法，取出並刪除列表末尾的單個元素。

用pop(m)方法，取出並刪除索引值為m的元素。

用clear()方法，清空列表的元素。（杯子還在，水倒空了）

用del list 語句，銷燬整個列表。（杯子和水都沒有了）

```python # 以下4種刪除列表元素方式 list_1 = list_2 = list_3 = list_4 = ['I', 'am', 'very', 'happy'] del list_1[0]  # list_1 == ['am', 'very', 'happy'] list_2.remove('I') # list_2 == ['am', 'very', 'happy'] list_3.pop()  # list_3 == ['I', 'am', 'very'] list_4.pop(0)  # list_4 == ['am', 'very', 'happy']

# 清空與銷燬 list_a = [1, 2, 3] list_b = [1, 2, 3] list_b.clear()   # list_b == [] del list_a  # 沒有list_a了，再使用則會報錯 ```

**4）列表切片：**

基本含義：**從第i位索引起，向右取到後n位元素為止，按m間隔過濾**

基本格式：[i : i+n : m] ；i 是切片的起始索引值，為列表首位時可省略；i+n 是切片的結束位置，為列表末位時可省略；m 可以不提供，預設值是1，不允許為0，當m為負數時，列表翻轉。注意：這些值都可以大於列表長度，不會報越界。

``` li = [1, 4, 5, 6, 7, 9, 11, 14, 16]

# 以下寫法都可以表示整個列表，其中 X >= len(li) li[0:X] == li[0:] == li[:X] == li[:] == li[::] == li[-X:X] == li[-X:]

li[1:5] == [4,5,6,7] # 從1起，取5-1位元素 li[1:5:2] == [4,6] # 從1起，取5-1位元素，按2間隔過濾 li[-1:] == [16] # 取倒數第一個元素 li[-4:-2] == [9, 11] # 從倒數第四起，取-2-(-4)=2位元素 li[:-2] == li[-len(li):-2] == [1,4,5,6,7,9,11] # 從頭開始，取-2-(-len(li))=7位元素

# 注意列表先翻轉，再擷取 li[::-1] == [16,14,11,9,7,6,5,4,1] # 翻轉整個列表 li[::-2] == [16,11,7,5,1] # 翻轉整個列表，再按2間隔過濾 li[:-5:-1] == [16,14,11,9] # 翻轉整個列表，取-5-(-len(li))=4位元素 li[:-5:-3] == [16,9] # 翻轉整個列表，取-5-(-len(li))=4位元素，再按3間隔過濾

li[::0]  # 報錯（ValueError: slice step cannot be zero）

```

**5) 其它操作：**

用len()方法，統計全部元素的個數。

用count()方法，統計指定值的元素的個數。

用max()方法，統計元素中的最大值（要求元素型別相同；數字型別直接比較，其它型別比較id）

用min()方法，統計元素中的最小值（要求元素型別相同；數字型別直接比較，其它型別比較id）

用index()方法，查詢指定值的元素的索引位置（第一個匹配項）。

用reverse()方法，翻轉列表中的元素。

用copy()方法，淺拷貝並生成新的列表。

用deepcopy()方法，深拷貝並生成新的列表。

用sort()方法，在原列表基礎上進行排序。

用sorted()方法，將新列表基礎上對原列表的元素進行排序。

```python list_1 = [2018, 10, '2018-10-1', ['hi', 1, 2], (33, 44)] len(list_1) == 5 list_1.count(10) == 1 # 元素10的數量為1 list_1.index(10) == 1 # 元素10的索引為1 list_1.reverse() # list_1 == [(33, 44), ['hi', 1, 2], '2018-10-1', 10, 2018]

# 比較淺拷貝與深拷貝 import copy list_a = [2018, 10, '2018-10-1', ['hi', 1, 2], (33, 44)] list_b = ['hi', 1, 2] list_c = list_a.copy() # list_c == [2018, 10, '2018-10-1', ['hi', 1, 2], (33, 44)] list_d = copy.deepcopy(list_a) # list_d == [2018, 10, '2018-10-1', ['hi', 1, 2], (33, 44)] # 改變原列表中的可變物件元素 list_a[3].append('new') # list_a == [2018, 10, '2018-10-1', ['hi', 1, 2, 'new'], (33, 44)] # 淺拷貝中的可變物件會隨原列表變化而變化 list_c == [2018, 10, '2018-10-1', ['hi', 1, 2, 'new'], (33, 44)] # 深拷貝中的可變物件不會隨原列表變化而變化 list_d == [2018, 10, '2018-10-1', ['hi', 1, 2], (33, 44)]

# 比較sort() 與 sorted() list_1 = list_2 = [2,1,4,6,5,3] list_1.sort() # 原列表變化：list_1 == [1,2,3,4,5,6] list_3 = sorted(list_2) # 原列表不變：list_2 == [2,1,4,6,5,3]; list_3 == [1,2,3,4,5,6] ```

## Python列表索引為何從0始？

權威解釋來自Guido van Rossum（Python之父）的博文：《Why Python uses 0-based indexing》

一句話總結：索引從0開始，切片用法很優雅。

翻譯精華如下：

> 我決定在Python中使用0-based索引方式的一個原因，就是切片語法(slice notation)。 >  > 讓我們來先看看切片的用法。可能最常見的用法，就是“取前n位元素”或“從第i位索引起，取後n位元素”(前一種用法，實際上是i==起始位的特殊用法)。如果這兩種用法實現時可以不在表示式中出現難看的+1或-1，那將會非常的優雅。 >  > 使用0-based的索引方式、半開區間切片和預設匹配區間的話（Python最終採用這樣的方式），上面兩種情形的切片語法就變得非常漂亮：a[:n]和a[i:i+n]，前者是a[0:n]的縮略寫法。 >  > 如果使用1-based的索引方式，那麼，想讓a[:n]表達“取前n個元素”的意思，你要麼使用閉合區間切片語法，要麼在切片語法中使用切片起始位和切片長度作為切片引數。半開區間切片語法如果和1-based的索引方式結合起來，則會變得不優雅。而使用閉合區間切片語法的話，為了從第i位索引開始取後n個元素，你就得把表示式寫成a[i:i+n-1]。 >  > …… >  > 特別是當兩個切片操作位置鄰接時，第一個切片操作的終點索引值是第二個切片的起點索引值時，太漂亮了，無法捨棄。例如，你想將一個字串以i，j兩個位置切成三部分，這三部分的表示式將會是a[:i]，a[i:j]和a[j:]。

## 其它程式語言的索引？

索引從0開始的程式語言：C、C++、Python、Java、PHP、Ruby、Javascript...

索引從1開始的程式語言：ABC、Matlab、VB、易語言、大部分shell語言...

索引從其它值開始的程式語言：Pascal、Lua...

還有像表示星期、月份等序列結構的資料，各種程式語言也劃分成了不同陣營。

它們出於何種考慮？

C語言：索引從0開始，可以大大提升記憶體定址計算的效率，詳細分析參考《[C語言陣列元素下標為何從0開始](https://blog.csdn.net/bufanq/article/details/51330197)》

大部分shell語言：大多數是從1開始，來源參考[stackexchange這篇問答](https://unix.stackexchange.com/questions/252368/is-there-a-reason-why-the-first-element-of-a-zsh-array-is-indexed-by-1-instead-o)

Pascal、Lua：預設從1開始，但支援改變起始索引值，原因據說是對非專業的開發者更友好，來源參考[這篇知乎問答](https://www.zhihu.com/question/19675689/answer/19174752)

以上列舉的原因是最審慎的、體面的解釋，話題應該到此終結，因為“索引應該從幾開始最好”這個問題的破壞性不亞於“哪種程式語言是最好的”......

## 優雅漂亮的結尾：生成器表示式

列表生成式是一種漂亮優雅的東西，然而它有一個致命的缺點：它一次性把所有元素載入到記憶體中，當列表過長的時候，便會佔據過多的記憶體資源，而且，我們通常僅需要使用少數的元素，這樣未使用的元素所佔據的絕大部分的記憶體，就成了不必要的支出。

**生成器是一種更高階更優雅的東西，它使用“懶載入”的原理，並不生成完整的列表，而是迭代地、即時地、按需地生成元素，這樣不僅能極大地節省記憶體空間，而且，在理論上，它可以生成一個無窮大的列表！**

大多數生成器是以函式來實現的，然而，它並不返回（return）一個值，而是生成（yield）一個值，並掛起程式。然後，通過next()方法生成並馬上返回一個元素，或者通過for迴圈，逐一生成和返回全部元素。

next()效率太低，且呼叫次數越界時會丟擲StopIteration的異常，而for迴圈會自動捕捉這個異常，並停止呼叫，所以使用更佳。

```python # 計算斐波那契數列的生成器 def fibon(n): a = b = 1 for i in range(n): yield a  # 使用yield a, b = b, a + b

# 計算前1000000個數，通過next()函式，按順序每次生成一個數 g = fibon(1000000) next(g)  # 1 next(g)  # 1 next(g)  # 2 next(g)  # 3 next(g)  # 5 # 以此類推，但若呼叫超過1000000次，就會報異常StopIteration

# 計算前1000000個數，通過for迴圈逐一列印生成數 for x in fibon(1000000): print(x) ```

生成器表示式與列表生成式極其形似，只是把[]改成了()，但背後的原理大不相同。

```python l = [x*2 for x in range(5)]  # 列表生成式，4以內整數的2倍數 g = (x*2 for x in range(5))  # 生成器表示式 type(l)   # 結果：<type 'list'> type(g)   # 結果：<type 'generator'>

print(l)  # 結果：[0,2,4,6,8] print(g)  # 結果：<generator object at 0x000002173F0EBC50> next(g)   # 0 next(g)   # 2 next(g)   # 4 next(g)   # 6 next(g)   # 8 next(g)   # Traceback (most recent call last): ....StopIteration

for x in g: print(x, end=' ')  # 結果：0 2 4 6 8  ```

一隻偽喵星來客

一個有趣又有用的學習分享平臺

專注python技術、資料科學和深度學習

兼具極客思維與人文情懷

歡迎你關注

微訊號：python_cat