一文理清Python列表切片的操作细节
Crossin的编程教室
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2021-03-19 13:37
大家好，欢迎来到 Crossin的编程教室 ！
有人说：列表绝对是python中最常用的数据结构，没有之一！
本文我们就来关注列表中的一个重要操作：切片。给大家理一理其中的技术细节。
内容不多，5分钟足矣，但对于大多数pythoners相信会有收获。
切片区间是左闭右开区间 切片的下标可以是负数，当为负数时，意味着从后到前的位置，且-1位倒数第一个 默认步长是1，可通过增加第三个参数实现不同切片 步长是-1时，可实现倒序切片 下标缺省时，表示从最"前"到最"后"(这里的前后要结合上下文来看，具体后面有示例)
1lyst = list(range(10))
2lyst[1:4] #[1, 2, 3]
3lyst[1:4:2] #[1, 3]
4lyst[-5:-1] #[5, 6, 7, 8]
5lyst[-1:-5:-1] #[9, 8, 7, 6]
1lyst = list(range(10))
2lyst[:2] #[0, 1]，起始下标缺省，默认为0，等价于lyst[0:2]
3lyst[2:] #[2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]，终止下标缺省，默认为n=len(lyst)，等价于lyst[2:n]
4lyst[:] #[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]，起始和终止下标均缺省，等价于lyst[0:n]
5lyst[:2:-1] #[9, 8, 7, 6, 5, 4, 3]，步长为负数时，起始下标缺省，默认为-1，等价于lyst[-1:2:-1]
6lyst[2::-1] #[2, 1, 0]，步长为负数时，终止下标缺省，默认为-n-1，等价于lyst[2:-n-1:-1]
7lyst[::-1] #[9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]，步长为负数，起始和终止下标均缺省，默认为lyst[-1:-n-1:-1]
1lyst = list(range(10))
2lyst[::-1] #输出[9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]，只是输出逆序结果，lyst本身不变
3lyst.reverse() #对列表的inplace操作，无返回值，但执行后lyst变为[9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]
4reversed(lyst) #lyst列表不变，返回逆序结果，但返回的是一个迭代器对象
另外，列表中切片索引数值要求均为整数（曾有PEP提议，索引可接受任意值，然后由python进行隐式取整处理，但被reject了），且步长索引不能为0。
1lyst = list(range(10))
2lyst[10] #IndexError: list index out of range
3lyst[-12] #IndexError: list index out of range
4lyst[5:15] #[5, 6, 7, 8, 9]
5lyst[10:] #[]
6lyst[-12:-1:-1] #[]
1lyst[-2:-1:-1] #返回[]
我的逻辑是倒数第二个索引是-2，返回前面的所有值，第一个值是下标0，但由于索引是左开右闭区间，所以如果写0的话访问不到，那么要比0再小一个，也就是-1。但实际上，python可不这么想，它会将索引-2解释为倒数第二个值没错，但是索引-1会解释成倒数第一个值（更准确的讲，是取不到这个值），所以上面的返回结果为空，无论步长是正还是负！
1lyst = list(range(10))
2lyst[-2::-1] #[8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]，缺省下标
3lyst[:-1][::-1] #[8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]，先正序访问前n-1个值再逆序
1a = [1,2,3,4,5]
2b = [5,6]
3a[8] = 8 #IndexError: list assignment index out of range
4a[-8] = 8 #IndexError: list assignment index out of range
5a[8:] = b #执行后，a为[1, 2, 3, 4, 5, 5, 6]
6a[-8:-6] = b #执行后，a为[5, 6, 1, 2, 3, 4, 5]，注意这里限定了赋值区间首末
7a[-8:-10] = b #执行后，a也是[5, 6, 1, 2, 3, 4, 5]，即便限定的区间实际上为空
8a[-8:] = b #执行后，a为[5, 6]，因为a的赋值区间未限定长度，而赋值起始索引在a起始之前，所以整体都给覆盖了
实际上，由于对超出列表长度的索引位置进行切片赋值会直接拼接，所以这个操作相当于列表的extend()：
1a = [1,2,3,4,5]
2b = [5,6]
3a[len(a):] = b # a为[1, 2, 3, 4, 5, 5, 6]
4a.extend(b) # a也为[1, 2, 3, 4, 5, 5, 6]
既然提到了列表的extend()操作，那么下面的insert()操作不仅不会报错，而且实际上相当于执行了append()操作：
1a = [1,2,3,4,5]
2a.insert(len(a), 100) # a为[1, 2, 3, 4, 5, 100]，注意这里insert下标参数为len(a)，超出合格范围，但实际效果等价于a.append(100)
如果想要对一个列表进行拷贝，且后续操作互不干扰，那么简单的直接赋值是不能完成任务的，例如执行以下语句，a和b其实管理和引用的是同一块内存，所以操作是同步的，未实现真正的拷贝：
1a = [1,2,3,4,5]
2b = a #只是a的一个分身，未拷贝
3a[0] = 100
4b #[100, 2, 3, 4, 5]
如果想要实现a、b从此毫无瓜葛，那么简单的拷贝实现有两种：
1a = [1,2,3,4,5]
2b = a[:] #真正实现拷贝
3b = list(a) #也可实现拷贝
4a[0] = 100
5b #[1, 2, 3, 4, 5]
另外，再体会下这3个例子：
复制列表，改某个值其他不会受到影响
1a = [0]*10
2a[1] = 1 #[0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
嵌套复制列表，牵一发动全身
1a = [[0]*10]*2
2a[1][0] = 2 #[[2, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0], [2, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]]
推导式+复制生成嵌套列表，改1个值其他不受影响
1a = [[0]*10 for _ in range(2)]
2a[1][0] = 2 #[[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0], [2, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]]
作者：luanhz
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