51工具盒子这篇文章，我们将详细的分析 Python Lists（列表）。
什么是 Python Lists？ {#什么是-Python-Lists？}
Python Lists（列表）就像其他语言中的动态大小数组（例如 Java 中的 ArrayList）。简单来说，列表是一组用方括号 [ ] 包围并用逗号分隔的东西的集合。
列表是一种序列数据类型，用于存储数据的集合。元组和字符串是其他类型的序列数据类型。
这里我们使用 [] 创建一个 Python 列表。
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| 1 2 | my_list = ["Hello", "World", "Python"] print(my_list) |
输出:
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| 1 | ["Hello", "World", "Python"] |
列表是 Python 语言中最简单的容器之一。列表不一定总是同质的，这使得它成为 Python 中最强大的工具。单个列表可以包含整数、字符串以及对象等数据类型。列表是可变的，因此它们可以在创建后进行修改。
如何创建列表？ {#如何创建列表？}
在 Python 中，可以通过将序列放在方括号 [] 内来创建列表。与集合不同，列表不需要内置函数来创建。
注意：与集合不同，列表可以包含可变元素。
创建列表的复杂度
- 时间复杂度：O(1)
- 空间复杂度：O(n)
下面通过几个示例来展示 Python是如何创建列表的。
示例1: 在 Python 中创建列表
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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 | # Python 程序演示列表的创建 # 创建一个空列表 List = [] print("空列表: ") print(List) # 创建一个数字列表 List = [10, 20, 14] print("\n数字列表: ") print(List) # 创建一个字符串列表并使用索引访问 List = ["Hello", "World", "Python"] print("\n列表项: ") print(List[0]) print(List[2]) |
输出:
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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 | 空列表: [] 数字列表: [10, 20, 14] 列表项: Hello Python |
示例1: 创建包含多个不同或重复元素的列表
列表可以包含具有不同位置的重复值，因此在创建列表时可以传递多个不同或重复的值。
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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 | # 创建一个包含重复值的数字列表 List = [1, 2, 4, 4, 3, 3, 3, 6, 5] print("\n使用数字创建的列表: ") print(List) # 创建一个包含混合类型值的列表 List = [1, 2, 'Hello', 4, 'For', 6, 'World'] print("\n使用混合值创建的列表: ") print(List) |
输出:
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| 1 2 3 4 5 | 使用数字创建的列表: [1, 2, 4, 4, 3, 3, 3, 6, 5] 使用混合值创建的列表: [1, 2, 'Hello', 4, 'For', 6, 'World'] |
如何访问列表元素？ {#如何访问列表元素？}
Python 使用索引运算符 [] 来访问列表中的项，索引必须是整数。嵌套列表可以使用嵌套索引进行访问。
示例 1：从列表中访问元素
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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 | # Python 程序演示从列表中访问元素 # 创建一个包含多个值的列表 List = ["Hello", "World", "Python"] # 使用索引号访问列表中的元素 print("从列表中访问元素") print(List[0]) print(List[2]) |
输出:
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| 1 2 3 | 从列表中访问元素 Hello Python |
示例 2：从多维列表中访问元素
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| 1 2 3 4 5 6 7 | # 创建一个多维列表（通过在列表中嵌套列表） List = [['Hello', 'World'], ['Python']] # 使用索引号访问多维列表中的元素 print("从多维列表中访问元素") print(List[0][1]) print(List[1][0]) |
输出:
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| 1 2 3 | 从多维列表中访问元素 World Python |
负索引 {#负索引}
在 Python 中，负序列索引表示从列表末尾的位置。无需计算偏移量（如 List[len(List)-3]），只需写 List[-3] 即可。负索引表示从末尾开始，-1 表示最后一项，-2 表示倒数第二项，等等。
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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 | List = [1, 2, 'Hello', 4, 'For', 6, 'World'] # 使用负索引访问元素 print("使用负索引访问元素") # 打印列表的最后一个元素 print(List[-1]) # 打印列表的倒数第三个元素 print(List[-3]) |
输出:
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| 1 2 3 | 使用负索引访问元素 Hello For |
负索引访问列表元素的复杂度
- 时间复杂度：O(1)
- 空间复杂度：O(1)
如何获取列表的大小？ {#如何获取列表的大小？}
使用 len() 函数获取列表的长度。
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| 1 2 3 4 5 6 7 | # 创建一个列表 List1 = [] print(len(List1)) # 创建一个数字列表 List2 = [10, 20, 14] print(len(List2)) |
输出:
|-------------|-------------|
| 1 2 | 0 3 |
如何向列表中添加元素？ {#如何向列表中添加元素？}
使用 append()** {#使用-append}
可以使用内置的 append() 函数向列表添加元素。一次只能添加一个元素，若要使用 append() 方法添加多个元素，需要使用循环。元组也可以使用 append() 方法添加到列表中，因为元组是不可变的。与集合不同，可以使用 append() 方法将列表添加到现有列表中。
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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 | # Python 程序演示向列表中添加元素 # 创建一个列表 List = [] print("初始空列表: ") print(List) # 向列表中添加元素 List.append(1) List.append(2) List.append(4) print("\n添加三个元素后的列表: ") print(List) # 使用迭代器向列表中添加元素 for i in range(1, 4): List.append(i) print("\n从 1 到 3 添加元素后的列表: ") print(List) # 向列表中添加元组 List.append((5, 6)) print("\n添加元组后的列表: ") print(List) # 向列表中添加列表 List2 = ['For', 'Python'] List.append(List2) print("\n添加列表后的列表: ") print(List) |
输出:
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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 | 初始空列表: [] 添加三个元素后的列表: [1, 2, 4] 从 1 到 3 添加元素后的列表: [1, 2, 4, 1, 2, 3] 添加元组后的列表: [1, 2, 4, 1, 2, 3, (5, 6)] 添加列表后的列表: [1, 2, 4, 1, 2, 3, (5, 6), ['For', 'Python']] |
append() 方法复杂度
- 时间复杂度：O(1)
- 空间复杂度：O(1)
使用 insert() {#使用-insert}
append() 方法仅适用于在列表末尾添加元素，若要在指定位置添加元素，则使用 insert() 方法。与 append() 只需一个参数不同，insert() 方法需要两个参数（位置和值）。
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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 | # Python 程序演示向列表中添加元素 # 创建一个列表 List = [1, 2, 3, 4] print("初始列表: ") print(List) # 在指定位置添加元素（使用 insert 方法） List.insert(3, 12) List.insert(0, 'Python') print("\n执行插入操作后的列表: ") print(List) |
输出:
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| 1 2 3 4 5 | 初始列表: [1, 2, 3, 4] 执行插入操作后的列表: ['Python', 1, 2, 3, 12, 4] |
insert() 方法复杂度
- 时间复杂度：O(n)
- 空间复杂度：O(1)
使用 extend() {#使用-extend}
除了 append() 和 insert() 方法外，还有一种添加元素的方法，即 extend()，该方法用于一次在列表末尾添加多个元素。
注意：append() 和 extend() 方法只能在列表末尾添加元素。
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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 | # Python 程序演示向列表中添加元素 # 创建一个列表 List = [1, 2, 3, 4] print("初始列表: ") print(List) # 使用 extend 方法向列表末尾添加多个元素 List.extend([8, 'Geeks', 'Always']) print("\n执行扩展操作后的列表: ") print(List) |
输出:
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| 1 2 3 4 5 | 初始列表: [1, 2, 3, 4] 执行扩展操作后的列表: [1, 2, 3, 4, 8, 'Geeks', 'Always'] |
extend() 方法复杂度
- 时间复杂度：O(n)
- 空间复杂度：O(1)
反转列表 {#反转列表}
使用 reverse() {#使用-reverse}
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| 1 2 3 4 | # 反转列表 mylist = [1, 2, 3, 4, 5, 'Python'] mylist.reverse() print(mylist) |
输出:
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| 1 | ['Python', 5, 4, 3, 2, 1] |
使用 reversed() {#使用-reversed}
reversed() 函数返回一个反向迭代器，可以使用 list() 函数将其转换为列表。
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| 1 2 3 | my_list = [1, 2, 3, 4, 5] reversed_list = list(reversed(my_list)) print(reversed_list) |
输出:
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| 1 | [5, 4, 3, 2, 1] |
从列表中删除元素 {#从列表中删除元素}
使用 remove() {#使用-remove}
可以使用内置的 remove() 函数从列表中删除元素，但如果元素不存在则会引发错误。remove() 方法一次只能删除一个元素，要删除一系列元素，则使用迭代器。remove() 方法删除指定的项。
注意：列表中的 remove() 方法只会删除第一个匹配的元素。
示例 1：
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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 | # Python 程序演示从列表中删除元素 # 创建一个列表 List = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12] print("初始列表: ") print(List) # 使用 remove() 方法从列表中删除元素 List.remove(5) List.remove(6) print("\n删除两个元素后的列表: ") print(List) |
输出:
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| 1 2 3 4 5 | 初始列表: [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12] 删除两个元素后的列表: [1, 2, 3, 4, 7, 8, 9, 10, 11, 12] |
示例 2：
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| 1 2 3 4 5 6 7 | # 创建一个列表 List = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12] # 使用迭代器方法从列表中删除元素 for i in range(1, 5): List.remove(i) print("\n删除一系列元素后的列表: ") print(List) |
输出:
|-------------|--------------------------------------------------|
| 1 2 | 删除一系列元素后的列表: [5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12] |
remove() 方法复杂度
- 时间复杂度：O(n)
- 空间复杂度：O(1)
使用 pop() {#使用-pop}
pop() 函数也可以用于从列表中删除并返回元素，但默认情况下它只删除列表的最后一个元素。要从列表的特定位置删除元素，需要将元素的索引作为参数传递给 pop() 方法。
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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 | List = [1, 2, 3, 4, 5] # 使用 pop() 方法从列表中删除元素 List.pop() print("\n弹出元素后的列表: ") print(List) # 使用 pop() 方法从特定位置删除元素 List.pop(2) print("\n弹出特定元素后的列表: ") print(List) |
输出:
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| 1 2 3 4 5 | 弹出元素后的列表: [1, 2, 3, 4] 弹出特定元素后的列表: [1, 2, 4] |
pop() 方法复杂度
- 时间复杂度：O(1)/O(n)（删除最后一个元素为 O(1)，删除第一个和中间元素为 O(n)）
- 空间复杂度：O(1)
切片列表 {#切片列表}
我们可以使用切片获取子字符串和子列表。在 Python 列表中，有多种方法可以打印包含所有元素的整个列表，但要打印特定范围内的元素，我们使用切片操作。
切片操作在列表上使用冒号 : 进行。
要打印从开始到指定范围的元素，请使用：
|-----------|-------------------|
| 1 | [: Index] |
要打印从开始到负范围的元素，请使用：
|-----------|-------------------|
| 1 | [:-Index] |
要打印从指定索引到末尾的元素，请使用：
|-----------|------------------|
| 1 | [Index:] |
要打印从指定负索引到末尾的元素，请使用：
|-----------|-------------------|
| 1 | [-Index:] |
要以逆序打印整个列表，请使用：
|-----------|----------------|
| 1 | [::-1] |
注意：要从列表末尾打印元素，请使用负索引。
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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 | # Python 程序演示从列表中删除元素 # 创建一个列表 List = ['H', 'E', 'L', 'L', 'O', 'W', 'O', 'R', 'L', 'D'] print("初始列表: ") print(List) # 使用切片操作打印指定范围内的元素 Sliced_List = List[3:8] print("\n在范围 3-8 内的切片元素: ") print(Sliced_List) # 打印从预定义点到末尾的元素 Sliced_List = List[5:] print("\n从第 5 个元素切片到末尾的元素: ") print(Sliced_List) # 使用切片操作打印从开始到末尾的所有元素 Sliced_List = List[:] print("\n使用切片操作打印所有元素: ") print(Sliced_List) |
输出:
|---------------------------------|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 | 初始列表: ['H', 'E', 'L', 'L', 'O', 'W', 'O', 'R', 'L', 'D'] 在范围 3-8 内的切片元素: ['L', 'O', 'W', 'O', 'R'] 从第 5 个元素切片到末尾的元素: ['W', 'O', 'R', 'L', 'D'] 使用切片操作打印所有元素: ['H', 'E', 'L', 'L', 'O', 'W', 'O', 'R', 'L', 'D'] |
负索引列表切片 {#负索引列表切片}
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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 | # 创建一个列表 List = ['H', 'E', 'L', 'L', 'O', 'W', 'O', 'R', 'L', 'D'] print("初始列表: ") print(List) # 使用切片操作从开始到预定义点打印元素 Sliced_List = List[:-6] print("\n从末尾切片到第 6 个元素的元素: ") print(Sliced_List) # 使用负索引列表切片打印范围内的元素 Sliced_List = List[-6:-1] print("\n从索引 -6 到 -1 切片的元素") print(Sliced_List) # 使用切片操作逆序打印元素 Sliced_List = List[::-1] print("\n逆序打印列表: ") print(Sliced_List) |
输出:
|---------------------------------|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 | 初始列表: ['H', 'E', 'L', 'L', 'O', 'W', 'O', 'R', 'L', 'D'] 从末尾切片到第 6 个元素的元素: ['O', 'R', 'L', 'D'] 从索引 -6 到 -1 切片的元素 ['O', 'W', 'O', 'R', 'L', 'D'] 反向打印列表： ['D', 'L', 'R', 'O', 'W', 'O', 'L', 'L', 'E', 'H'] |
列表推导式 {#列表推导式}
Python 列表推导式用于从其他可迭代对象（如元组、字符串、数组、列表等）创建新列表。列表推导式包括括号内的表达式，该表达式对每个元素执行，并结合 for 循环迭代每个元素。
语法：
|-----------|---------------------------------------------------|
| 1 | newList = [ 表达式(元素) for 元素 in 旧列表 if 条件 ] |
示例：
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| 1 2 3 4 5 | # Python 程序演示列表推导式 # 下列表包含范围 1 到 10 内所有奇数的平方 odd_square = [x ** 2 for x in range(1, 11) if x % 2 == 1] print(odd_square) |
输出：
|-----------|----------------------------|
| 1 | [1, 9, 25, 49, 81] |
为了更好地理解，上面的代码等同于以下代码：
|-------------------------|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1 2 3 4 5 6 7 8 | # 为了理解，上述生成等同于 odd_square = [] for x in range(1, 11): if x % 2 == 1: odd_square.append(x**2) print(odd_square) |
输出：
|-----------|----------------------------|
| 1 | [1, 9, 25, 49, 81] |
列表方法 {#列表方法}
| 函数 | 描述 |
|-------------|----------------------------------|
| append() | 在列表末尾添加一个元素 |
| extend() | 将一个列表的所有元素添加到另一个列表 |
| insert() | 在指定索引处插入一个元素 |
| remove() | 从列表中删除一个元素 |
| clear() | 移除列表中的所有元素 |
| index() | 返回第一个匹配项的索引 |
| count() | 返回作为参数传递的项的数量 |
| sort() | 按升序排序列表中的项 |
| reverse() | 反转列表中项的顺序 |
| copy() | 返回列表的副本 |
| pop() | 移除并返回指定索引处的项。如果没有提供索引，则移除并返回最后一项 |
要了解更多信息，请参阅这篇文章 -- Python 列表方法。上述操作会修改列表本身。
列表的内置函数 {#列表的内置函数}
| 函数 | 描述 |
|----------------|----------------------------------------|
| reduce() | 将传递给它的特定函数应用于列表的所有元素，存储中间结果并只返回最终的汇总值 |
| sum() | 对列表中的数字求和 |
| ord() | 返回给定 Unicode 字符的 Unicode 代码点的整数表示 |
| cmp() | 如果第一个列表"比"第二个列表"更大"，则返回 1 |
| max() | 返回给定列表的最大元素 |
| min() | 返回给定列表的最小元素 |
| all() | 如果所有元素为真或列表为空，则返回 true |
| any() | 如果列表中的任何元素为真，则返回 true。如果列表为空，则返回 false |
| len() | 返回列表的长度或大小 |
| enumerate() | 返回列表的枚举对象 |
| accumulate() | 将传递给它的特定函数应用于列表的所有元素，返回包含中间结果的列表 |
| filter() | 测试列表的每个元素是否为真 |
| map() | 将给定函数应用于给定可迭代对象的每个项后返回结果列表 |
| lambda() | 该函数可以有任意数量的参数，但只有一个表达式，该表达式被计算并返回 |
常见问题 {#常见问题}
在 Python 中列表的用途是什么？
列表用于在 Python 中存储项目集合，例如数字、字符串或其他对象。它们常用于：
- 存储和操作数据序列。
- 聚合项目以进行迭代。
- 将多个项目收集为单个变量。
- 数据操作和分析。
如何创建 Python 列表？
使用方括号 [] 并用逗号分隔项目来创建列表。
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| 1 | my_list = [1, 2, 3, 'apple', 'banana'] |
如何在 Python 中调用列表？
通过引用其变量名来调用（访问）列表，并可以使用索引位置访问元素。
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| 1 2 3 4 | my_list = [1, 2, 3, 'apple', 'banana'] print(my_list) # 输出: [1, 2, 3, 'apple', 'banana'] print(my_list[0]) # 输出: 1 print(my_list[3]) # 输出: 'apple' |
如何声明列表？
通过将项目封装在方括号中并赋值给变量来声明列表。
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| 1 2 | empty_list = [] my_list = [1, 2, 3, 'apple', 'banana'] |
如何读取 Python 列表中的值？
使用索引或通过循环迭代列表来读取（访问）列表值。
|-----------------------|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1 2 3 4 5 6 7 | my_list = [1, 2, 3, 'apple', 'banana'] # 访问单个项目 first_item = my_list[0] second_item = my_list[1] # 使用 for 循环迭代 for item in my_list: print(item) |
总结 {#总结}
本文我们对 Python Lists进行了详细的分析，Python Lists（列表）是一种用于存储有序数据集合的序列数据类型。列表用方括号 [] 表示，元素间用逗号分隔。列表支持多种数据类型的混合，并且是可变的，可以动态添加、删除或修改元素。常用方法包括 append()、insert()、remove() 和 pop() 等。列表推导式提供了一种简洁的方式来生成新列表。列表在数据存储、操作和分析中广泛应用。
