Python基础：彻底学会【列表和元组】

Python 是一种通用编程语言，其在科学计算和机器学习领域具有广泛的应用。如果我们打算利用 Python 来执行机器学习，那么对 Python 有一些基本的了解就是至关重要的。本 Python 入门系列体验就是为这样的初学者精心准备的。

1. 列表
• 列表的定义
• 列表的创建
• 向列表中添加元素
• 删除列表中的元素
• 获取列表中的元素
• 列表的常用操作符
• 列表的其他方法
2. 元组
• 创建和访问一个元组
• 更新和删除一个元组
• 元组相关的操作符
• 内置方法
• 解压元组

列表

简单数据类型

• 整型
• 浮点型
• 布尔型

容器数据类型

• 列表
• 元组
• 字典
• 集合
• 字符串

列表的定义

列表是有序集合，没有固定大小，能够保存任意数量任意类型的 Python 对象，语法为 [元素1, 元素2, ..., 元素n]。

• 关键点是「中括号 []」和「逗号 ,」
• 中括号 把所有元素绑在一起
• 逗号 将每个元素一一分开

列表的创建

创建一个普通列表

x = ['Monday', 'Tuesday', 'Wednesday', 'Thursday', 'Friday']
print(x, type(x))
# ['Monday', 'Tuesday', 'Wednesday', 'Thursday', 'Friday'] 

x = [2, 3, 4, 5, 6, 7]
print(x, type(x))
# [2, 3, 4, 5, 6, 7] 

利用range()创建列表

x = list(range(10))
print(x, type(x))
# [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] 

x = list(range(1, 11, 2))
print(x, type(x))
# [1, 3, 5, 7, 9] 

x = list(range(10, 1, -2))
print(x, type(x))
# [10, 8, 6, 4, 2] 

利用推导式创建列表

x = [0] * 5
print(x, type(x))
# [0, 0, 0, 0, 0] 

x = [0 for i in range(5)]
print(x, type(x))
# [0, 0, 0, 0, 0] 

x = [i for i in range(10)]
print(x, type(x))
# [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] 

x = [i for i in range(1, 10, 2)]
print(x, type(x))
# [1, 3, 5, 7, 9] 

x = [i for i in range(10, 1, -2)]
print(x, type(x))
# [10, 8, 6, 4, 2] 

x = [i ** 2 for i in range(1, 10)]
print(x, type(x))
# [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81] 

x = [i for i in range(100) if (i % 2) != 0 and (i % 3) == 0]
print(x, type(x))

# [3, 9, 15, 21, 27, 33, 39,

注意：

由于list的元素可以是任何对象，因此列表中所保存的是对象的指针。即使保存一个简单的[1,2,3]，也有3个指针和3个整数对象。

x = [a] * 4操作中，只是创建4个指向list的引用，所以一旦a改变，x中4个a也会随之改变。

x = [[0] * 3] * 4
print(x, type(x))
# [[0, 0, 0], [0, 0, 0], [0, 0, 0], [0, 0, 0]] 

x[0][0] = 1
print(x, type(x))
# [[1, 0, 0], [1, 0, 0], [1, 0, 0], [1, 0, 0]] 

a = [0] * 3
x = [a] * 4
print(x, type(x))
# [[0, 0, 0], [0, 0, 0], [0, 0, 0], [0, 0, 0]] 

x[0][0] = 1
print(x, type(x))
# [[1, 0, 0], [1, 0, 0], [1, 0, 0], [1, 0, 0]] 

创建一个混合列表

mix = [1, 'lsgo', 3.14, [1, 2, 3]]
print(mix, type(mix))  
# [1, 'lsgo', 3.14, [1, 2, 3]] 

创建一个空列表

empty = []
print(empty, type(empty))  # [] 

列表不像元组，列表内容可更改 (mutable)，因此附加 (append, extend)、插入 (insert)、删除 (remove, pop) 这些操作都可以用在它身上。

向列表中添加元素

• list.append(obj) 在列表末尾添加新的对象，只接受一个参数，参数可以是任何数据类型，被追加的元素在 list 中保持着原结构类型。

x = ['Monday', 'Tuesday', 'Wednesday', 'Thursday', 'Friday']
x.append('Thursday')
print(x)  
# ['Monday', 'Tuesday', 'Wednesday', 'Thursday', 'Friday', 'Thursday']

print(len(x))  # 6

此元素如果是一个 list，那么这个 list 将作为一个整体进行追加，注意append()和extend()的区别。

x = ['Monday', 'Tuesday', 'Wednesday', 'Thursday', 'Friday']
x.append(['Thursday', 'Sunday'])
print(x)  
# ['Monday', 'Tuesday', 'Wednesday', 'Thursday', 'Friday', ['Thursday', 'Sunday']]

print(len(x))  # 6

• list.extend(seq) 在列表末尾一次性追加另一个序列中的多个值（用新列表扩展原来的列表）

x = ['Monday', 'Tuesday', 'Wednesday', 'Thursday', 'Friday']
x.extend(['Thursday', 'Sunday'])
print(x)  
# ['Monday', 'Tuesday', 'Wednesday', 'Thursday', 'Friday', 'Thursday', 'Sunday']

print(len(x))  # 7

严格来说 append 是追加，把一个东西整体添加在列表后，而 extend 是扩展，把一个东西里的所有元素添加在列表后。

• list.insert(index, obj) 在编号 index 位置插入 obj。

x = ['Monday', 'Tuesday', 'Wednesday', 'Thursday', 'Friday']
x.insert(2, 'Sunday')
print(x)
# ['Monday', 'Tuesday', 'Sunday', 'Wednesday', 'Thursday', 'Friday']

print(len(x))  # 6

删除列表中的元素

• list.remove(obj) 移除列表中某个值的第一个匹配项

x = ['Monday', 'Tuesday', 'Wednesday', 'Thursday', 'Friday']
x.remove('Monday')
print(x)  # ['Tuesday', 'Wednesday', 'Thursday', 'Friday']

• list.pop([index=-1]) 移除列表中的一个元素（默认最后一个元素），并且返回该元素的值

x = ['Monday', 'Tuesday', 'Wednesday', 'Thursday', 'Friday']
y = x.pop()
print(y)  # Friday

y = x.pop(0)
print(y)  # Monday

y = x.pop(-2)
print(y)  # Wednesday
print(x)  # ['Tuesday', 'Thursday']

remove 和 pop 都可以删除元素，前者是指定具体要删除的元素，后者是指定一个索引。

• del var1[, var2 ……] 删除单个或多个对象。

如果知道要删除的元素在列表中的位置，可使用del语句。

x = ['Monday', 'Tuesday', 'Wednesday', 'Thursday', 'Friday']
del x[0:2]
print(x)  # ['Wednesday', 'Thursday', 'Friday']

获取列表中的元素

• 通过元素的索引值，从列表获取单个元素，注意，列表索引值是从0开始的。
• 通过将索引指定为-1，可让Python返回最后一个列表元素，索引 -2 返回倒数第二个列表元素，以此类推。

x = ['Monday', 'Tuesday', 'Wednesday', ['Thursday', 'Friday']]
print(x[0], type(x[0]))  # Monday 
print(x[-1], type(x[-1]))  # ['Thursday', 'Friday'] 
print(x[-2], type(x[-2]))  # Wednesday 

切片的通用写法是 start : stop : step

"start :"

• 以 step 为 1 (默认) 从编号 start 往列表尾部切片。

x = ['Monday', 'Tuesday', 'Wednesday', 'Thursday', 'Friday']
print(x[3:])  # ['Thursday', 'Friday']
print(x[-3:])  # ['Wednesday', 'Thursday', 'Friday']

": stop"

• 以 step 为 1 (默认) 从列表头部往编号 stop 切片。

week = ['Monday', 'Tuesday', 'Wednesday', 'Thursday', 'Friday']
print(week[:3])  # ['Monday', 'Tuesday', 'Wednesday']
print(week[:-3])  # ['Monday', 'Tuesday']

"start : stop"

• 以 step 为 1 (默认) 从编号 start 往编号 stop 切片。

week = ['Monday', 'Tuesday', 'Wednesday', 'Thursday', 'Friday']
print(week[1:3])  # ['Tuesday', 'Wednesday']
print(week[-3:-1])  # ['Wednesday', 'Thursday']

- "start : stop : step"

• 以具体的 step 从编号 start 往编号 stop 切片。注意最后把 step 设为 -1，相当于将列表反向排列。

week = ['Monday', 'Tuesday', 'Wednesday', 'Thursday', 'Friday']
print(week[1:4:2])  # ['Tuesday', 'Thursday']
print(week[:4:2])  # ['Monday', 'Wednesday']
print(week[1::2])  # ['Tuesday', 'Thursday']
print(week[::-1])  
# ['Friday', 'Thursday', 'Wednesday', 'Tuesday', 'Monday']

" : "

• 复制列表中的所有元素（浅拷贝）。

week = ['Monday', 'Tuesday', 'Wednesday', 'Thursday', 'Friday']
print(week[:])  
# ['Monday', 'Tuesday', 'Wednesday', 'Thursday', 'Friday']

浅拷贝与深拷贝

list1 = [123, 456, 789, 213]
list2 = list1
list3 = list1[:]

print(list2)  # [123, 456, 789, 213]
print(list3)  # [123, 456, 789, 213]
list1.sort()
print(list2)  # [123, 213, 456, 789] 
print(list3)  # [123, 456, 789, 213]

list1 = [[123, 456], [789, 213]]
list2 = list1
list3 = list1[:]
print(list2)  # [[123, 456], [789, 213]]
print(list3)  # [[123, 456], [789, 213]]
list1[0][0] = 111
print(list2)  # [[111, 456], [789, 213]]
print(list3)  # [[111, 456], [789, 213]]

列表的常用操作符

• 等号操作符：==
• 连接操作符 +
• 重复操作符 *
• 成员关系操作符 in、not in

「等号 ==」，只有成员、成员位置都相同时才返回True。

列表拼接有两种方式，用「加号 +」和「乘号 *」，前者首尾拼接，后者复制拼接。

list1 = [123, 456]
list2 = [456, 123]
list3 = [123, 456]

print(list1 == list2)  # False
print(list1 == list3)  # True

list4 = list1 + list2  # extend()
print(list4)  # [123, 456, 456, 123]

list5 = list3 * 3
print(list5)  # [123, 456, 123, 456, 123, 456]

list3 *= 3
print(list3)  # [123, 456, 123, 456, 123, 456]

print(123 in list3)  # True
print(456 not in list3)  # False

前面三种方法（append, extend, insert）可对列表增加元素，它们没有返回值，是直接修改了原数据对象。 而将两个list相加，需要创建新的 list 对象，从而需要消耗额外的内存，特别是当 list 较大时，尽量不要使用 “+” 来添加list。

列表的其它方法

list.count(obj) 统计某个元素在列表中出现的次数

list1 = [123, 456] * 3
print(list1)  # [123, 456, 123, 456, 123, 456]
num = list1.count(123)
print(num)  # 3

list.index(x[, start[, end]]) 从列表中找出某个值第一个匹配项的索引位置

list1 = [123, 456] * 5
print(list1.index(123))  # 0
print(list1.index(123, 1))  # 2
print(list1.index(123, 3, 7))  # 4

list.reverse() 反向列表中元素

x = [123, 456, 789]
x.reverse()
print(x)  # [789, 456, 123]

list.sort(key=None, reverse=False) 对原列表进行排序。

• key -- 主要是用来进行比较的元素，只有一个参数，具体的函数的参数就是取自于可迭代对象中，指定可迭代对象中的一个元素来进行排序。
• reverse -- 排序规则，reverse = True 降序， reverse = False 升序（默认）。
• 该方法没有返回值，但是会对列表的对象进行排序。

x = [123, 456, 789, 213]
x.sort()
print(x)
# [123, 213, 456, 789]

x.sort(reverse=True)
print(x)
# [789, 456, 213, 123]


# 获取列表的第二个元素
def takeSecond(elem):
    return elem[1]


x = [(2, 2), (3, 4), (4, 1), (1, 3)]
x.sort(key=takeSecond)
print(x)
# [(4, 1), (2, 2), (1, 3), (3, 4)]

x.sort(key=lambda a: a[0])
print(x)
# [(1, 3), (2, 2), (3, 4), (4, 1)]

元组

「元组」定义语法为：(元素1, 元素2, ..., 元素n)

• 小括号把所有元素绑在一起
• 逗号将每个元素一一分开

创建和访问一个元组

• Python 的元组与列表类似，不同之处在于tuple被创建后就不能对其进行修改，类似字符串。
• 元组使用小括号，列表使用方括号。
• 元组与列表类似，也用整数来对它进行索引 (indexing) 和切片 (slicing)。

t1 = (1, 10.31, 'python')
t2 = 1, 10.31, 'python'
print(t1, type(t1))
# (1, 10.31, 'python') 

print(t2, type(t2))
# (1, 10.31, 'python') 

tuple1 = (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8)
print(tuple1[1])  # 2
print(tuple1[5:])  # (6, 7, 8)
print(tuple1[:5])  # (1, 2, 3, 4, 5)
tuple2 = tuple1[:]
print(tuple2)  # (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8)

• 创建元组可以用小括号 ()，也可以什么都不用，为了可读性，建议还是用 ()。
• 元组中只包含一个元素时，需要在元素后面添加逗号，否则括号会被当作运算符使用。

x = (1)
print(type(x))  # 
x = 2, 3, 4, 5
print(type(x))  # 
x = []
print(type(x))  # 
x = ()
print(type(x))  # 
x = (1,)
print(type(x))  # 

print(8 * (8))  # 64
print(8 * (8,))  # (8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8)

创建二维元组。

x = (1, 10.31, 'python'), ('data', 11)
print(x)
# ((1, 10.31, 'python'), ('data', 11))

print(x[0])
# (1, 10.31, 'python')
print(x[0][0], x[0][1], x[0][2])
# 1 10.31 python

print(x[0][0:2])
# (1, 10.31)

更新和删除一个元组

week = ('Monday', 'Tuesday', 'Thursday', 'Friday')
week = week[:2] + ('Wednesday',) + week[2:]
print(week)  # ('Monday', 'Tuesday', 'Wednesday', 'Thursday', 'Friday')

元组有不可更改 (immutable) 的性质，因此不能直接给元组的元素赋值，但是只要元组中的元素可更改 (mutable)，那么我们可以直接更改其元素，注意这跟赋值其元素不同。

t1 = (1, 2, 3, [4, 5, 6])
print(t1)  # (1, 2, 3, [4, 5, 6])

t1[3][0] = 9
print(t1)  # (1, 2, 3, [9, 5, 6])

元组相关的操作符

• 等号操作符：==
• 连接操作符 +
• 重复操作符 *
• 成员关系操作符 in、not in

「等号 ==」，只有成员、成员位置都相同时才返回True。

元组拼接有两种方式，用「加号 +」和「乘号 *」，前者首尾拼接，后者复制拼接。

t1 = (123, 456)
t2 = (456, 123)
t3 = (123, 456)

print(t1 == t2)  # False
print(t1 == t3)  # True

t4 = t1 + t2
print(t4)  # (123, 456, 456, 123)

t5 = t3 * 3
print(t5)  # (123, 456, 123, 456, 123, 456)

t3 *= 3
print(t3)  # (123, 456, 123, 456, 123, 456)

print(123 in t3)  # True
print(456 not in t3)  # False

内置方法

元组大小和内容都不可更改，因此只有 count 和 index 两种方法。

t = (1, 10.31, 'python')
print(t.count('python'))  # 1
print(t.index(10.31))  # 1

• count('python') 是记录在元组 t 中该元素出现几次，显然是 1 次
• index(10.31) 是找到该元素在元组 t 的索引，显然是 1

解压元组

解压（unpack）一维元组（有几个元素左边括号定义几个变量）

t = (1, 10.31, 'python')
(a, b, c) = t
print(a, b, c)
# 1 10.31 python

解压二维元组（按照元组里的元组结构来定义变量）

t = (1, 10.31, ('OK', 'python'))
(a, b, (c, d)) = t
print(a, b, c, d)
# 1 10.31 OK python

如果你只想要元组其中几个元素，用通配符「*」，英文叫 wildcard，在计算机语言中代表一个或多个元素。下例就是把多个元素丢给了 rest 变量。

t = 1, 2, 3, 4, 5
a, b, *rest, c = t
print(a, b, c)  # 1 2 5
print(rest)  # [3, 4]

如果你根本不在乎 rest 变量，那么就用通配符「*」加上下划线「_」。

t = 1, 2, 3, 4, 5
a, b, *_ = t
print(a, b)  # 1 2