文章目录
- 第3章 列表和元组
- 3.1问题：如何存取更多数据？
- 3.2 列表概述
- 3.3 如何访问列表元素
- 3.3.1 获取一个元素
- 3.3.2 获取连续多个元素
- 3.3.3 遍历列表
- 3.3.4 访问列表经常出现的一个问题
- 3.4 对列表进行增、删、改
- 3.4.1 添加新元素到列表
- 3.4.2 从列表中删除元素
- 3.4.3 修改列表中的元素
- 3.5 统计分析列表
- 3.5.1 求列表最大（小）值
- 3.5.2 求列表总和或平均值
- 3.5.3 求列表元素出现次数及对应索引
- 3.5.4 求列表元素总数
- 3.6 组织列表
- 3.6.1 使用sort()函数
- 3.6.2 使用sorted()函数
- 3.6.3 使用reverse()函数
- 3.7 生成列表
- 3.7.1range()函数
- 3.7.2用range()创建列表
- 3.8 元组
- 3.8.1 定义元组
- 3.8.2 查看元组中元素
- 3.8.3 使用tuple()生成元组
- 3.9练习
第3章 列表和元组
3.1问题：如何存取更多数据？
Python的列表、元组、字典等就是解决类似问题的有效方法。这些数据结构既可以存放单个数据，也可存放几十个、成千上万个数据，而且操作、维护里面的元素也非常方便。
3.2 列表概述
在Python中，一个列表中的数据类型可以相同，也可以各不相同。数据类型包括整数、实数、字符串等基本类型，也包括列表、元组、字典、集合以及其他自定义类型的对象，可以说包罗万象。
3.3 如何访问列表元素
列表是有序的，列表中每个元素都有唯一标号（即对应的索引），不过要要注意一点，索引是以0开始的，这或许与很多度量工具的起始值一致，米尺也是从0开始的。不过列表的索引除了可以从左到右标识，也可以从右到左标识，此时，索引就为负数。列表中各元素与对应索引的关系，可参考图3-1。图3-1 列表a的索引从左到右算起，第一个索引为0，第二个为1，依次类推。
图3-1 列表a中元素与正索引的对应关系
对列表a的元素，也可以从右到左算起，最右这个元素的索引是-1（注意不是0，否则，将与从左到右的第一个索引冲突！），依次类推，具体可参考图3-2。
图3-2 列表a中元素与负索引的对应关系
了解了列表中元素与对应索引的关系，获取列表中的元素就非常简单了。
3.3.1 获取一个元素
从列表中，提取单个元素，直接指定对应索引即可，示例如下：
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 |
#创建列表a a=[2,3,4,2,6,7] #获取列表第1个元素（一般指从左到右，除非有特别说明） print(a[0]) #获取列表第2个元素 print(a[1]) #获取列表最后一个元素 print(a[5]) #获取列表最后一个元素的另一种方法 print(a[-1]) #获取列表最后一个元素的另一种方法 print(a[len(a)-1]) |
3.3.2 获取连续多个元素
一次从列表中提取多个连续元素，可以采用冒号，具体示例如下：
|
1 2 3 4 5 6 |
#从第1个元素开始，连续取3个元素 print(a[:3]) #注意最后这个索引是3，而不是2，这里范围是[0,3) #从第3个元素开始，连续取3个元素 print(a[2:5]) #从第3个元素开始以后所有元素 print(a[2:]) |
打印结果
[2, 3, 4]
[4, 2, 6]
[4, 2, 6, 7]
3.3.3 遍历列表
以上介绍了如何查看列表的部分元素，如果需要遍历所有元素或同时获取列表的元素及对应索引，该如何处理呢？这样的场景，在数据分析、数据处理中经常会遇到。要遍历所有元素，可以使用for循环（for循环第4章将介绍），同时查看列表的索引和对应元素，可以使用enumerate()函数。以下是实现遍历列表的具体代码：
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
#创建列表 lst1=["北京","上海","广州","深圳"] #遍历列表，并用竖线分割 for item in lst1: print(item,end='|') print() print("====遍历索引及对应元素====") #遍历列表，同时显示索引及对应元素 for index,item in enumerate(lst1): print(index,item) |
北京|上海|广州|深圳|
====遍历索引及对应元素====
0 北京
1 上海
2 广州
3 深圳
3.3.4 访问列表经常出现的一个问题
我们在访问列表经常遇到list index out of range这个问题，出现这个问题，主要是访问的索引超出列表范围，比如，访问一个只有4个元素的列表，但索引却大于4；访问一个空列表也会报这个错误，具体可参考如下代码：
|
1 2 3 4 5 |
lst11=[1,2,3,4] #print(lst11[4]) #报错：IndexError: list index out of range #创建一个空列表 lst12=[] print(lst12[0]) #报错:IndexError: list index out of range |
为有效避免这类问题，可以用len函数得到列表的元素个数n，然后用索引小于n去访问列表。
3.4 对列表进行增、删、改
列表是序列，而且是可以修改的序列，列表对象自身带有很多操作函数，使用这些函数就可对列表进行增加、删除、修改等操作。
3.4.1 添加新元素到列表
往列表中添加新元素方法很多，如以追加的方式加入、以插入的方式加入、还可以拼接两个列表的加入等等。对应的列表函数有append、insert、extend等，具体请参考表3-1。
表3-1 添加元素的列表函数
| 列表函数 | 返回值 |
| lst.append(x) | 在列表lst末尾添加元素x |
| lst.insert(i, x) | 将元素x插入到索引为i指定的位置，相当于lst[i]=x |
| lst.extend(lst2) | 将列表lst2的所有元素追加到列表lst末尾 |
以下是往列表添加新元素的示例代码。
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 |
#创建一个列表 lst2=['Python','Java','C++'] #添加keras lst2.append('keras') print(lst2) #在索引为3的位置，插入一个元素'Pytorch' lst2.insert(3,'Pytorch') print(lst2) #创建另一个列表 lst3=['TensorFlow','Caffe2'] #把列表lst3的所有元素添加到列表lst2的末尾 lst2.extend(lst3) print(lst2) |
['Python', 'Java', 'C++', 'keras']
['Python', 'Java', 'C++', 'Pytorch', 'keras']
['Python', 'Java', 'C++', 'Pytorch', 'keras', 'TensorFlow', 'Caffe2']
3.4.2 从列表中删除元素
删除列表中的元素，你可以根据位置或值来删除列表的元素。
（1）创建列表
先用for循环及append创建一个列表lst4，具体步骤是先创建一个空列表，然后，用for循环从一个已知列表中获取元素i，把i*2+1放入列表lst4中。
|
1 2 3 4 5 6 7 |
#创建一个列表，先创建一个空列表，然后使用for循环往列表中添加元素 #创建一个空列表 lst4=[] #利用for循环，根据一个列表，创建一个新列表lst4 for i in [1,2,3,1,4,5]: lst4.append(i*2+1) print(lst4) |
（2）根据位置删除列表元素
如果知道要删除的元素索引或位置，你可以使用del、pop(i)、pop()方法。
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
#删除索引为1的元素 del lst4[1] #直接从列表中删除，不返回删除的元素 print(lst4) #删除索引为1的元素，并返回被删除的元素 item=lst4.pop(1) print(lst4) print(item) #pop不指定索引位置，将删除列表最后一个元素 lst4.pop() print(lst4) |
打印结果
[3, 5, 7, 3, 9, 11]
[3, 7, 3, 9, 11]
[3, 3, 9, 11]
7
[3, 3, 9]
（3）根据值删除元素
有时要删除明确值，对位置或其索引不关心，这种情况下，可以用remove(x)函数。
接下来我们从lst4= [3, 3, 9]删除3，这个列表中有两个3，remove(x)只会删除第一个匹配的值。
如果要删除列表指定值，该值有多次重复，那么就需要使用循环语句。第4章我们将介绍类似场景的实例。
|
1 2 |
lst4.remove(3) print(lst4) #[3, 9] |
3.4.3 修改列表中的元素
修改列表中元素，可以先通过索引定位该元素，然后再给赋值。
|
1 2 3 4 5 |
#定义列表lst5 lst5=["欲穷千里目","更上一层楼","王之焕"] #把王之焕改为王之涣 lst5[2]="王之涣" print(lst5) |
['欲穷千里目', '更上一层楼', '王之涣']
3.5 统计分析列表
如果列表中元素都是数字，统计分析列表的元素，Python提供很多内置函数，如求最大（小）值、统计某个值的总数、列表各元素之和、获取某个值的索引等。
3.5.1 求列表最大（小）值
统计列表最大（小）值，使用内置函数max或min即可。
|
1 2 3 4 |
#假设列表lst6记录某学科的成绩 lst6=[98,97,87,88,76,68,80,100,65,87,84,92,95,87] #求列表lst6的最大值、最小值 print(max(lst6),min(lst6)) #100,65 |
3.5.2 求列表总和或平均值
利用sum内置函数求列表总和，再除以元素个数便可得到平均值。
|
1 2 3 4 |
#求列表lst6所有元素总和 print(sum(lst6)) #求列表lst6所有元素的平均值 print(sum(lst6)/len(lst6)) |
3.5.3 求列表元素出现次数及对应索引
|
1 2 3 4 |
#求列表lst6中87分数重复出现的次数 print(lst6.count(87)) #求87第一次出现的索引 print(lst6.index(87)) |
3.5.4 求列表元素总数
用内置函数len可以得到列表元素个数，注意，列表的元素可以是字符串、数字、列表、字典、元组等。如果列表中还有列表，或其它对象，通过len得到的元素个数是如何统计的呢？这个问题很重要，以后与多维数据打交道时，经常会遇到类似问题。接下来还是以实例来说吧。
|
1 2 3 4 5 6 7 8 |
#元素都是数字的情况 V1=[0.1,2,0.4,9,10,-1,-5.5] print("列表V1的元素个数:",len(V1))#结果为7 #元素是列表的情况 D1=[[1,2,3,4],[5,6,7,8],[9,10,11,12]] print("列表D1的元素个数:",len(D1)) #结果是3，而不是12！ #D1的第一个元素是列表[1,2,3,4]的元素个数 print("列表D1第1个元素的元素个数:",len(D1[0]))#4 |
3.6 组织列表
对列表各元素进行排序是经常遇到的问题，Python提供了几种方法：永久修改列表排序，使用列表函数sort(),使用这种方法不保留底稿；使用内置函数sorted()临时修改列表排序，原列表的次序不变；把列表颠倒过来，使用reverse()函数。
3.6.1 使用sort()函数
sort()将永久修改列表的排序，如要恢复列表原来的次序就不方便。
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 |
#列表元素为数字########## lst7=[98,97,87,88,76,68,80,100,65,87,84,92,95,87] #按数字大小升序排序 print(lst7.sort(reverse=False)) #显示None #显示列表 print(lst7) #列表元素为字符串########## lst8=["zhangfei","liujing","gaoqiu","wangbo"] #直接修改列表，返回None值，按字母升序排序 print(lst8.sort(reverse=False)) #显示列表 print(lst8) |
3.6.2 使用sorted()函数
内置函数sorted()只是临时改变列表的次序，原列表次序不变。
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 |
#列表元素为数字########## lst7=[98,97,87,88,76,68,80,100,65,87,84,92,95,87] #按数字大小升序排序 print(sorted(lst7,reverse=False)) #原列表次序不变 print(lst7) #列表元素为字符串########## lst8=["zhangfei","liujing","gaoqiu","wangbo"] #直接修改列表，返回None值，按字母升序排序 print(sorted(lst8,reverse=False)) #原列表次序不变 print(lst8) |
3.6.3 使用reverse()函数
reverse()函数与排序函数不同，只是把列表的排列次数倒过来。
|
1 2 |
print(lst8.reverse()) print(lst8) |
列表函数reverse()也是永久修改列表次数，不过只要再次使用该函数就可复原列表。
3.7 生成列表
前面介绍的列表基本都是手工创建的，用这种方法如果元素不多还可接受，如果要生成几百个、上万个元素就不方便了。这里我们介绍几种生成列表的简单方法，使用这些方法，你可以生成任意多的整数、小数都很方便。
3.7.1range()函数
内置函数range()可以自动生成数据，如果再结合for循环，几乎可以生成任何数据集。range()函数的格式为：
range ([start], stop[, step])
range的功能就是生成整数序列，共有3个参数，其中start，step参数是可选的。start表示序列的初始值，缺省为0。参数step表示步长，为整数，缺省值为1。stop为序列的上限，序列元素不包括该值，range()函数的参数具体含义，可参考图3-3。
图3-3 range函数示例
在图3-3 中，range(5),只使用了一个stop参数，stop=5，但生成的序列不包括5。参数start、step都取缺省值，分别为0,1。range函数各种情况的具体使用，请看如下代码。
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
for i in range(5): print(i,end=',') #结果：0,1,2,3,4, #初始值为1，上限为5 for i in range(1,5): print(i,end=',') #结果：1,2,3,4, #初始值为2，上限为15，步长为3 for i in range(2,15,3): print(i,end=',') #结果：2,5,8,11,14, |
3.7.2用range()创建列表
用range()函数创建列表非常方便，除了使用for循环，还可以用list()函数，直接把range结果转换为列表。
（1）使用range函数及for循环生成列表
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
#使用range函数生成列表 lst10=[] #生成1到9的自然数 for i in range(1,10): lst10.append(i) #清空列表 del lst10[:] #生成1到9的平方数 for i in range(1,10): lst10.append(i**2) print(lst10) |
（2）使用range()及list()函数生成列表
|
1 |
list(lst10) #结果：[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81] |
3.8 元组
前面我们介绍了列表，列表是可修改的序列，其应用比较广泛。有时，我们又希望生成后的列表不能修改，只能读，就像一些只能读的文件一样，用元组就可满足这需求，元组就是不可修改的序列。
3.8.1 定义元组
定义列表用方括号[]，定义元组用圆括号()。定义元组后，就可以使用索引访问元素，这个与列表类似。
|
1 2 3 4 5 6 7 8 |
#定义一个元组 t1=(2,3,4) #查看其类型 print(type(t1)) #定义只有一个元素的元组 t2=(10) #查看t2的类型 print(type(t2)) #显示为int,而不是tuple！ |
由此可知，定义只有一个元素的元组时，不能简单把该元素加圆括号，否则，把一个数字用圆括号括起只是一个数字，而不是元组。
那一个元素的元组如何定义呢？在元素后加上一个逗号即可，如：
|
1 2 3 4 5 6 |
#定义只有一个元素的元组 t2=(10,) type(t2) #tuple #定义空元组 t3=() type(t3) #tuple |
3.8.2 查看元组中元素
查看元组中的元素，与查看列表中元素一样，通过索引就可。
|
1 2 3 4 5 6 7 |
#定义一个元组 t3=(2,3,4,5,6) t3[2] #结果：4 #查看多个元素，注意输出不包括索引4对应的元素，这规则与列表一致 t3[2:4] #结果：4,5 #查看所有元素 t3[:] |
3.8.3 使用tuple()生成元组
用list()函数可以把range生成的序列转换为列表，与此类似可以用tuple()函数把range生成的序列转换为元组，也可用tuple()函数把列表转换为元组。
|
1 2 3 4 5 |
a1=tuple(range(5)) #查看a1的类型 print(type(a1)) lst=["华为","苹果","三星"] t1=tuple(lst) |
3.9练习
（1）生成一个至少含5个元素的列表，打印各元素的和。
（2）把（1）中得到的列表中倒序，即如果由（1）得到的列表为[3,4,5,8,2],其倒序为[2,8,5,4,3]。
（3）使用range函数，求1到1000的连续自然数的平方和。