Python零基础入门（五）——超详细的列表和元组介绍-Toy模板网

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导语

欢迎来到本篇博客！上一篇博客介绍了 Python 的变量、数据类型和操作符。本文将带领你逐步入门 Python 编程语言中的列表和元组，这两个重要的数据结构将在你的编程旅程中发挥重要作用。

序列

在介绍列表和元组这两种 Python 中的数据结构前，要先了解序列。在数学里，序列也称为数列，是指按照一定顺序排列的一列数，而在程序设计中，序列是一种常用的数据存储方式，几乎每一种程序设计语言都提供了类似的数据结构。例如，C 语言或 Java 中的数组等。

在 Python 中序列是最基本的数据结构。它是一块用于存放多个值的连续内存空间。Python 中内置了 5 个常用的序列结构，分别是列表、元组、集合、字典和字符串。

对于这些序列结构有以下几个通用的操作：索引，切片，序列相加，乘法，检查某元素是否为序列的成员，计算序列长度、最大值、最小值等。

索引

序列中的每一个元素都有一个编号，也称为索引。这个索引是从 0 开始递增的，即下标为 0 表示第一个元素，下标为 1 表示第 2 个元素，依此类推。如图所示：
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Python 的索引还可以是负数。这个索引从右向左计数，也就是从最后一个元素开始计数，即最后一个元素的索引值是 -1，倒数第二个元素的索引值为 -2，依此类推。如图所示：

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通过索引可以访问序列中的任何元素。实现索引操作的示例代码如下：

verse = ["圣安东尼奥马刺","洛杉矶湖人","休斯顿火箭","金州勇士"]
print(verse[2])			# 输出第 3 个元素
print(verse[-1])			# 输出最后一个元素

切片

切片操作是访问序列中元素的另一种方法，它可以访问一定范围内的元素。通过切片操作可以生成一个新的序列。实现切片操作的示例代码如下：

nba = ["迈克尔.乔丹","比尔.拉塞尔","卡里姆阿卜杜勒.贾巴尔","威尔特.张伯伦",
		"埃尔文.约翰逊","科比.布菜恩特","蒂姆.邓肯","勒布朗詹姆斯","拉里.伯德",
		"沙奎尔.奥尼尔"]
print(nba[1:5])			# 获取第 2 个到第 5 个元素
print(nba[0:5:2])			# 获取第 1 个、第 3 个和第 5 个元素
print(nba[:])			# 获取整个序列

序列相加

在 Python 中，支持两种相同类型的序列相加操作。即将两个序列进行连接，使用加（+）运算符实现。例如，将两个列表相加，可以使用下面的代码：

nba1 = ["史蒂芬.库里","克莱.汤普森","马努.吉诺比利","凯文.杜兰特"]
nba2 = ["迈克尔.乔丹","比尔.拉塞尔","卡里姆阿卜杜勒.贾巴尔","威尔特.张伯伦",
		"埃尔文.约翰逊","科比.布菜恩特","蒂姆.邓肯","勒布朗詹姆斯","拉里.伯德",
		"沙奎尔.奥尼尔"]
print (nba1 + nba2)

在进行序列相加时，相同类型的序列是指，同为列表、元组或集合等，序列中的元素类型可以不同。

乘法

在 Python 中，使用数字 n 乘以一个序列会生成新的序列。新序列的内容为原来序列被重复 n 次的结果。例如，下面的代码，将实现将一个序列乘以 3 生成一个新的序列并输出，从而达到 “重要事情说三遍” 的效果。

phone = ["华为","小米","OPPE","VIVO"]
print(phone * 3)

在进行序列的乘法运算时，还可以实现初始化指定长度列表的功能。例如下面的代码，将创建一个长度为 5 的列表，列表的每个元素都是 None，表示什么都没有。

emptylist = [None] * 5
print(emptylist)

检查某个元素是否是序列的成员（元素）

在 Python 中，可以使用 in 关键字检查某个元素是否是序列的成员，即检查某个元素是否包含在该序列中，也可以使用 not in 关键字实现检查某个元素是否不包含在指定的序列中。示例代码如下：

nba = ["史蒂芬.库里","克莱.汤普森","马努.吉诺比利","凯文.杜兰特"]
print("凯文.杜兰特" in nba)				# 将显示 True，表示在序列中存在指定的元素
print("凯文.杜兰特" not in nba)			# 将显示 False，表示在序列中并非不存在指定的元素

计算序列的长度、最大值和最小值

在 Python 中，提供了内置函数计算序列的长度、最大值和最小值。分别是：使用 len() 函数计算序列的长度，即返回序列包含多少个元素；使用 max() 函数返回序列中的最大元素；使用 min() 函数返回序列中的最小元素。示例代码如下：

num = [2,8,9,4,5]
print(len(num))
print(max(num))
print(min(num))

除了上面介绍的 3 个内置函数，Python 还提供了下表所示的内置函数：

函数	作用
list()	将序列转换为列表
str()	将序列转换为字符串
sum()	计算元素和
sorted()	对元素进行排序
reversed()	反向序列中的元素
enumerate()	将序列组合为一个索引序列，多用在 for 循环中

列表（list）

列表是 Python 中最常用的数据结构之一，它是一个有序的、可变的序列。在形式上，列表的所有元素都放在一对中括号 “[]” 中，两个相邻元素间使用逗号 “,” 分隔。在内容上，可以将整数、实数、字符串、列表、元组等任何类型的内容放入到列表中，并且同一个列表中，元素的类型可以不同，因为它们之间没有任何关系。

列表的创建和删除

在 Python 中提供了多种创建列表的方法，下面分别进行介绍。

使用赋值运算符直接创建列表

同其他类型的 Python 变量一样，创建列表时，也可以使用赋值运算符 “=” 直接将一个列表赋值给变量，示例代码如下：
```
num = [2,8,9,4,5]
python = ['优雅','明确','简单']
mixed =  ['Python',28,"人生苦短，我用Python",["爬虫","自动化运维","云计算","Web开发"]]
```
创建空列表

在 Python 中，也可以创建空列表，例如，要创建一个名称为 emptylist 的空列表，可以使用下面的代码：
```
emptylist = []
```
创建数值列表

在 Python 中，数值列表很常用。可以使用 list() 函数直接将 range() 函数循环出来的结果转换为列表。例如，创建一个 10~20 之间（不包括20）所有偶数的列表，可以使用下面的代码：
```
datalist = list(range(10,20,2))
```
删除列表
对于已经创建的列表，不再使用时，可以使用 del 语句将其删除（在实际开发时，并不常用。因为 Python 自带的垃圾回收机制会自动销毁不用的列表，所以即使我们不手动将其删除，Python 也会自动将其回收）。
```
python = ['优雅','明确','简单']
del python
```

访问列表元素

使用索引即可访问列表中指定元素：

mixed =  ['Python',28,"人生苦短，我用Python",["爬虫","自动化运维","云计算","Web开发"]]
print(mixed)			# 在输出列表时，是包括左右两侧的中括号的
print(mixed[1])			
print(mixed[2])		# 在输出单个列表元素时，不包括中括号，如果是字符串，不包括左右的引号
print(mixed[:3])	# 输出第 1 个到第 3 个列表元素

遍历列表

遍历列表中的所有元素是常用的一种操作，在遍历的过程中可以完成查询、处理等功能。下面介绍两种常用的方法：

直接使用 for 循环实现

直接使用 for 循环遍历列表，只能输出元素的值，示例代码如下：

nba = ['圣安东尼马刺','洛杉矶湖人','金州勇士','休斯顿火箭']
print('2022年NBA四强：')
for item in nba:
	print(item)

使用 for 循环和 enumerate() 函数实现

使用 for 循环和 enumerate() 函数可以实现同时输出索引值和元素内容的功能，示例代码如下：

nba = ['圣安东尼马刺','洛杉矶湖人','金州勇士','休斯顿火箭']
print('2022年NBA四强：')
for index,item in enumerate(nba):   
	print(index+1,item)

添加、修改和删除列表元素

添加、修改和删除列表元素也称为更新列表。在实际开发时，经常需要对列表进行更新。下面我们就分别介绍如何实现列表元素的添加、修改和删除：

添加元素：

phone = ["华为","小米","OPPE","VIVO"]
phone.append("iPhone")			# 列表对象的 append() 方法用于在列表的末尾追加元素
print(phone)             
phone.insert(1,"荣耀")			# 除了使用 append() 向列表中添加元素，还可以使用 insert() 向指定位置插入元素
print(phone)
newphone = ["三星","1+"]
phone.extend(newphone)   # 列表对象的 extend() 方法可以将一个列表的全部元素添加到另一个列表中
print(phone)

修改元素

phone = ['华为', '荣耀', 'OPPO', 'OPPE', 'VIVO', 'iPhone', '三星', '1+']
phone[3] = "OPPO"				# 修改列表中的元素只需要通过索引获取该元素，然后再为其重新赋值即可
print(phone)

删除元素

phone = ['华为', '荣耀', 'OPPO', 'OPPE', 'VIVO', 'iPhone', '三星', '1+']
del phone[3]           			# 根据索引删除
print(phone)
phone.remove("1+")        # 根据元素值移除第一个匹配项
print(phone)

使用 remove() 方法删除元素前，最好先判断该元素是否存在，如果指定的元素不存在，将出现异常：

phone = ['华为', '荣耀', 'OPPO', 'OPPE', 'VIVO', 'iPhone', '三星', '1+']
value = '1+'
if phone.count(value)>0:			# 判断要删除的元素是否存在
	phone.remove(value)			# 移除指定的元素
print(phone)

对列表进行统计计算

Python 的列表提供了内置的一些函数来实现统计、计算方面的功能。如列表对象的 count() 方法可以获取指定元素在列表中的出现次数，列表对象的 index() 方法可以获取指定元素在列表中首次出现的位置（即索引），sum() 函数用于统计数值列表中各元素的和。

phone = ["华为","小米","OPPE","VIVO"]
phone.count('小米')        # 获取指定元素出现的次数
phone.index('小米')        # 获取指定元素首次出现的下标
grade = [98,99,97,100,100,96,94,89,95,100]			# 10 名学生 Python 理论成绩列表
total = sum(grade)							# 计算总成绩
print("Python 理论总成绩为:",total)

对列表进行排序

在实际开发时，经常需要对列表进行排序。Python 中提供了两种常用的对列表进行排序的方法：使用列表对象的 sort() 方法和使用内置的 sorted() 函数。

grade = [98,99,87,84,100,95]      # 使用列表对象的 sort() 方法实现
grade.sort(key = None,reverse = False)
print(grade)
grade_as = sorted(grade,reverse = True)   # 使用内置的 sorted() 函数
print(grade_as)

参数说明：

key：表示指定一个从每个列表元素中提取一个用于比较的键（例如，设置 “key = str.lower” 表示在排序时不区分字母大小写）。
reverse：可选参数，如果将其值指定为 True，则表示降序排列；如果为 False，则表示升序排列。默认为升序排列。

列表对象的 sort() 方法和内置 sorted() 函数的作用基本相同，所不同的就是使用 sort() 方法时，会改变原列表的元素排列顺序，而使用 sorted() 函数时，会建立一个原列表的副本，该副本为排序后的列表。

列表推导式

使用列表推导式可以快速生成一个列表，或者根据某个列表生成满足指定需求的列表。列表推导式通常有以下几种常用的语法格式。

# 生成指定范围的数值列表，如生一个包括 10 个随机数的列表，要求数的范围在 10-100 之间
import random		# 导入 random 标准库
randomnumber = [random.randint(10,100) for i in range(10)]
print("生成的随机数为：",randomnumber)
# 根据列表生成指定需求的列表
x = list(range(0,10,1))
y = [int(var**2 + 5*var + 5) for var in x]
print(y)
# 从列表中选择符合条件的元素组成新的列表
price = [1200,5330,2988,6200,1998,8888]
sale = [x for x in price if x>5000]
print("原列表：",price)
print("价格高于5000的：",sale)

元组（tuple）

元组是 Python 中另一个常见的数据结构，与列表相似，但是它是不可变序列。因此，元组也可以称为不可变的列表。在形式上，元组的所有元素都放在一对 “()” 中，两个相邻元素间使用逗号 “,” 分隔。在内容上，可以将整数、实数、字符串、列表、元组等任何类型的内容放入到元组中，并且在同一个元组中，元素的类型可以不同，因为它们之间没有任何关系。通常情况下，元组用于保存程序中不可修改的内容。

元组的创建和删除

在 Python 中提供了多种创建元组的方法，下面分别进行介绍。

使用赋值运算符直接创建元组

同其他类型的 Python 变量一样，创建元组时，也可以使用赋值运算符 “=” 直接将一个元组赋值给变量，示例代码如下：
```
num = (7,14,21,28,35,42)
team = ('马刺','火箭','勇士','湖人')
```
创建空元组

在 Python 中，也可以创建空元组，例如，要创建一个名称为 emptytuple 的空元组，可以使用下面的代码：
```
emptytuple = ()
```
创建数值元组

在 Python 中，可以使用 tuple() 函数直接将 range() 函数循环出来的结果转换为数值元组。例如，创建一个 10~20 之间（不包括20）所有偶数的元组，可以使用下面的代码：
```
tuple(range(10,20,2))
```
删除元组

对于已经创建的元组，不再使用时，可以使用 del 语句将其删除（在实际开发时，并不常用。因为 Python 自带的垃圾回收机制会自动销毁不用的元组，所以即使我们不手动将其删除，Python 也会自动将其回收）。
```
python = ('优雅','明确','简单')
del python
```

访问元组元素

使用索引即可访问元组中指定元素：

mixed = ('Python',28,"人生苦短，我用Python",["爬虫","自动化运维","云计算","Web开发"])
print(mixed)			# 在输出元组时，是包括左右两侧的小括号的
print(mixed[1])			
print(mixed[2])		# 在输出单个元组元素时，不包括小括号，如果是字符串，不包括左右的引号
print(mixed[:3])	# 输出第 1 个到第 3 个元组元素

遍历元组

同列表一样，元组也可以使用 for 循环进行遍历。

修改元组元素

元组是不可变序列，所以不能对它的单个元素值进行修改。但是元组也不是完全不能修改。我们可以对元组进行重新赋值。例如，下面的代码是允许的：

country = ('中国','美国','日本','韩国','英国')
country = ('中国','法国','日本','韩国','英国')
print(country)     	 # 对元组重新幅值

另外，还可以对元组进行连接组合。例如，可以使用下面的代码实现在已经存在的元组结尾处添加一个新元组。

country = ('中国','法国','日本','韩国','英国')
country2 = ('俄罗斯','印度')
print(country + country2)
country3 = ('美国',)
print(country + country2 + country3)   # 进行元组连接

如果要连接的元组只有一个元素时，一定不要忘记后面的逗号

元组推导式

使用元组推导式可以快速生成一个元组，它的表现形式和列表推导式类似，只是将列表推导式中的中括号 “[]” 修改为小括号 “()"。

# 生成指定范围的数值元组，如生一个包括 10 个随机数的元组，要求数的范围在 10-100 之间
import random		# 导入 random 标准库
randomnumber = (random.randint(10,100) for i in range(10))
print("生成的随机数为：",randomnumber)
# 根据元组生成指定需求的元组
x = tuple(range(0,10,1))
y = (int(var**2 + 5*var + 5) for var in x)
print(y)
# 从元组中选择符合条件的元素组成新的元组
price = (1200,5330,2988,6200,1998,8888)
sale = (x for x in price if x>5000)
print("原列表：",price)
print("价格高于5000的：",sale)

执行结构如下：

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从上面的执行结果中，可以看出使用元组推导式生成的结果并不是一个元组或者列表，而是一个生成器对象，这一点和列表推导式是不同的，需要使用该生成器对象可以将其转换为元组或者列表。其中，转换为元组需要使用 tuple() 函数，而转换为列表则需要使用 list() 函数。

因此，可将代码改写如下：

# 生成指定范围的数值元组，如生一个包括 10 个随机数的元组，要求数的范围在 10-100 之间
import random		# 导入 random 标准库
randomnumber = (random.randint(10,100) for i in range(10))
randomnumber = tuple(randomnumber)
print("生成的随机数为：",randomnumber)
# 根据元组生成指定需求的元组
x = tuple(range(0,10,1))
y = (int(var**2 + 5*var + 5) for var in x)
y = tuple(y)
print(y)
# 从元组中选择符合条件的元素组成新的元组
price = (1200,5330,2988,6200,1998,8888)
sale = (x for x in price if x>5000)
sale = tuple(sale)
print("原列表：",price)
print("价格高于5000的：",sale)

要使用通过元组推导器生成的生成器对象，还可以直接通过 for 循环遍历或者直接使用 __ next()__方法进行遍历。

例如，通过生成器推导式生成一个包含 3 个元素的生成器对象 number，然后调用 3 次 __next()__ 方法输出每个元素，再将生成器对 number 转换为元组输出，代码如下：

number = (i for i in range(3))
print(number.__next__())			# 输出第 1 个元素
print(number.__next__())			# 输出第 2 个元素
print(number.__next__())			# 输出第 3 个元素
number = tuple(number)			# 转换为元组
print("转换后：",number)

执行结果如下：

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再如，通过生成器推导式生成一个包括 4 个元素的生成器对象 number，然后应用 for 循环遍历该生成器对象，并输出每一个元素的值，最后再将其转换为元组输出，代码如下：

number = (i for i in range(4))		# 生成生成器对象
for i in number:				# 遍历生成器对象
    print(i,end = " ")			# 输出每个元素的值
print(tuple(number))			# 转换为元组输出

执行结果如下：

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从上面的两个示例中可以看出，无论通过哪种方法遍历后，如果再想使用该生成器对象，都必须重新创建一个生成器对象，因为遍历后原生成器对象已经不存在了。

元组和列表的区别

列表属于可变序列，它的元素可随意修改或删除；而元组属于不可变序列，其中的元素不可以修改，除非整体替换
列表可以使用 append()，extend()，insert()，remove()，pop() 等方法实现添加和修改列表元素；而元组则没有这几个方法，因为不能向元组中添加和修改元素，同样也不能删除元素
列表可以使用切片访问和修改列表中的元素；元组也支持切片，但只支持通过切片访问，不支持修改
元组比列表的访问和处理速度快，如果只需要对其中的元素进行访问，而不进行任何修改，建议使用元组
列表不能作为字典的键，而元组则可以