python列表类型 - 好文

列表类型简介

列表类型是一个容器，它里面可以存放任意数量、任意类型的数据。

例如下面的几个列表中，有存储数值的、字符串的、内嵌列表的。不仅如此，还可以存储其他任意类型。
>>> L = [1, 2, 3, 4] >>> L = ["a", "b", "c", "d"] >>> L = [1, 2, "c", "d"] >>>
L = [[1, 2, 3], "a", "b", [4, "c"]]
python中的列表是一个序列，其内元素是按索引顺序进行存储的，可以进行索引取值、切片等操作。

列表结构

列表是可变对象，可以原处修改列表中的元素而不会让列表有任何元数据的变动。
>>> L = ["a", "b", "c"] >>> id(L), id(L[0]) (57028736, 55712192) >>> L[0] =
"aa" >>> id(L), id(L[0]) (57028736, 56954784)
从id的变动上看，修改列表的第一个元素时，列表本身的id没有改变，但列表的第一个元素的id已经改变。

看了下面列表的内存图示就很容易理解了。

上面是L = ["a", "b", "c"]
列表的图示。变量名L存储了列表的内存地址，列表内部包含了类型声明、列表长度等元数据，还保存了属于列表的3个元素的内存地址。需要注意的是，
列表元素不是直接存在列表范围内的，而是以地址的形式保存在列表中。

所以，修改列表中的元素时，新建一个元素"aa"(之所以新建，是因为字符串是不可变类型)，列表本身并没有改变，只是将列表中指向第一个元素的地址改为新数据"aa"的地址。

因为修改列表数据不会改变列表本身属性，这种行为称为"原处修改"。

所以，列表有几个主要的的特性：

* 列表中可以存放、嵌套任意类型的数据

* 列表中存放的是元素的引用，也就是各元素的地址，因此是列表可变对象

* 列表是可变序列。所以各元素是有位置顺序的，可以通过索引取值，可以通过切片取子列表
构造列表

有两种常用的构造列表方式：

* 使用中括号[]

* 使用list()构造方法
使用(中)括号构建列表时，列表的元素可以跨行书写，这是python语法中各种括号类型的特性。

例如：
>>> [] # 空列表 >>> [1,2,3] [1, 2, 3] >>> L = [ 1, 2, 3 ] >>> list('abcde') ['a',
'b', 'c', 'd', 'e'] >>> list(range(0, 4)) [0, 1, 2, 3]

上面range()用于生成一系列数值，就像Linux下的seq命令一样。但是range()不会直接将数据生成出来，它返回的是一个可迭代对象，表示可以一个一个地生成这些数据，所以这里使用list()将range()的数据全部生成出来并形成列表。

中括号方式构造列表有一个很重要的特性：列表解析，很多地方也称为"列表推到"。例如：
>>> [x for x in 'abcdef'] ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f']
list()是直接将所给定的数据一次性全部构造出来，直接在内存中存放整个列表对象。列表推导方式构造列表比list()要快，且性能差距还挺大的。

列表基本操作

列表支持+ *符号操作：
>>> L = [1,2,3,4] >>> L1 = ['a','b','c'] >>> L + L1 [1, 2, 3, 4, 'a', 'b',
'c'] >>> [1,2] + list("34") [1, 2, '3', '4'] >>> L * 2 [1, 2, 3, 4, 1, 2, 3, 4]
>>> 2 * L [1, 2, 3, 4, 1, 2, 3, 4]
可以通过+=的方式进行二元赋值：
>>> L1 = [1,2,3,4] >>> L2= [5,6,7,8] >>> L1 += L2 >>> L1 [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,
8]
L1 += L2的赋值方式对于可变序列来说(比如这里的列表)，性能要好于L1 = L1 + L2
的方式。前者直接在L1的原始地址内进行修改，后者新创建一个列表对象并拷贝原始L1列表。但实际上，性能的差距是微乎其微的，前面说过列表中保存的是元素的引用，所以拷贝也仅仅只是拷贝一些引用，而非实际数据对象。

列表是序列，序列类型的每个元素都是按索引位置进行存放的，所以可以通过索引的方式取得列表元素：
>>> L = [1,2,3,4,5] >>> L[0] 1 >>> L = [ ... [1,2,3,4], ... [11,22,33,44], ...
[111,222,333,444] ... ] >>> L[0][2] 3 >>> L[1][2] 33 >>> L[2][2] 333
当然，也可以按索引的方式给给定元素赋值，从而修改列表：
>>> L = [1,2,3,4,5] >>> L[0] = 11
通过赋值方式修改列表元素时，不仅可以单元素赋值修改，还可以多元素切片赋值。
>>> L[1:3] = [22,33,44,55] >>> L [11, 22, 33, 44, 55, 4, 5]
上面对列表的切片进行赋值时，实际上是先取得这些元素，删除它们，并插入新数据的过程。所以上面是先删除[1:3]的元素，再在这个位置处插入新的列表数据。

所以，如果将某个切片赋值为空列表，则表示直接删除这个元素或这段范围的元素。
>>> L [11, 22, 33, 44] >>> L[1:3] = [] >>> L [11, 44]
但如果是将空列表赋值给单个索引元素，这不是表示删除元素，而是表示将空列表作为元素嵌套在列表中。
>>> L = [1,2,3,4] >>> L[0] = [] >>> L [[], 2, 3, 4]
这两种列表赋值的区别，在理解了前文所说的列表结构之后应该不难理顺。

列表其它操作

列表是一种序列，所以关于序列的操作，列表都可以用，比如索引、切片、各种序列可用的函数(比如append()、extend()、remove()、del、copy()、pop()、reverse())等。详细内容参见：
python序列操作 <https://www.cnblogs.com/f-ck-need-u/p/10144798.html>

除了这些序列通用操作，列表还有一个专门的列表方法sort，用于给列表排序。

列表排序sort()和sorted()

sort()是列表类型的方法，只适用于列表；sorted()是内置函数，支持各种容器类型。它们都可以排序，且用法类似，但sort()是在原地排序的，不会返回排序后的列表，而sorted()是返回新的排序列表。
>>> help(list.sort) Help on method_descriptor: sort(...) L.sort(key=None,
reverse=False) -> None -- stable sort *IN PLACE* >>> help(sorted) Help on
built-in function sorted in module builtins: sorted(iterable, /, *, key=None,
reverse=False) Return a new list containing all items from the iterable in
ascending order. A custom key function can be supplied to customize the sort
order, and the reverse flag can be set to request the result in descending
order.
本文仅简单介绍排序用法。

例如列表L：
>>> L = ['python', 'shell', 'Perl', 'Go', 'PHP']

使用sort()和sorted()排序L，注意sort()是对L直接原地排序的，不是通过返回值来体现排序结果的，所以无需赋值给变量。而sorted()则是返回排序后的新结果，需要赋值给变量才能保存排序结果。
>>> sorted(L) ['Go', 'PHP', 'Perl', 'python', 'shell'] >>> L ['python',
'shell', 'Perl', 'Go', 'PHP'] >>> L.sort() >>> L ['Go', 'PHP', 'Perl',
'python', 'shell']
不难发现，sort()和sorted()默认都是升序排序的(A<B<...<Z<a<b<...<z)。它们都可以指定参数reverse=True
来表示顺序反转，也就是默认得到降序：
>>> L.sort(reverse=True) >>> L ['shell', 'python', 'Perl', 'PHP', 'Go']
在python 3.x中，sort()和sorted()不允许对包含不同数据类型的列表进行排序。也就是说，如果列表中既有数值，又有字符串，则排序操作报错。

sort()和sorted()的另一个参数是key，它默认为key=None，该参数用来指定自定义的排序函数，从而实现自己需要的排序规则。

例如，上面的列表不再按照默认的字符顺序排序，而是想要按照字符串的长度进行排序。所以，自定义这个排序函数：
>>> def sortByLen(s): ... return len(s)
然后通过指定key = sortByLen的参数方式调用sort()或sorted()，在此期间还可以指定reverse = True：
>>> L = ['shell', 'python', 'Perl', 'PHP', 'Go'] >>> sorted(L,key=sortByLen)
['Go', 'PHP', 'Perl', 'shell', 'python'] >>> L.sort(key=sortByLen,reverse=True)
>>> L ['python', 'shell', 'Perl', 'PHP', 'Go']
再例如，按照列表每个元素的第二个字符来排序。
def f(e): return e[1] L = ['shell', 'python', 'Perl', 'PHP', 'Go'] sorted(L,
key=f) L.sort(key=f)
更多的排序方式，参见：sorting HOWTO <https://docs.python.org/3.7/howto/sorting.html>
。比如指定两个排序依据，一个按字符串长度升序排，长度相同的按第2个字符降序排。用法其实很简单，不过稍占篇幅，所以本文不解释了。

列表迭代和解析

列表是一个序列，可以使用in测试，使用for迭代。

例如：
>>> L = ["a","b","c","d"] >>> 'c' in L True >>> for i in L: ... print(i) ... a
b c d
再说列表解析，它指的是对序列中(如这里的列表)的每一项元素应用一个表达式，并将表达式计算后的结果作为新的序列元素(如这里的列表)。

通俗一点的解释，以列表序列为例，首先取列表各元素，对每次取的元素都做一番操作，并将操作后得到的结果放进一个新的列表中。

因为解析操作是一个元素一个元素追加到新列表中的，所以也称为"列表推导"，表示根据元素推导列表。

最简单的，将字符串序列中的各字符取出来放进列表中：
>>> [ i for i in "abcdef" ] ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f']
这里是列表解析，因为它外面使用的是中括号[]
，表示将操作后的元素放进新的列表中。可以将中括号替换成大括号，就变成了集合解析，甚至字典解析。但注意，没有直接的元组解析，因为元组的括号是特殊的，它会被认为是表达式的优先级包围括号，而不是元组构造符号。

取出元素对各元素做一番操作：
>>> [ i * 2 for i in "abcdef" ] ['aa', 'bb', 'cc', 'dd', 'ee', 'ff'] >>> L =
[1,2,3,4] >>> [ i * 2 for i in L ] [2, 4, 6, 8] >>> [ (i * 2, i * 3) for i in L
] [(2, 3), (4, 6), (6, 9), (8, 12)]
解析操作和for息息相关，且都能改写成for循环。例如，下面两个语句得到的结果是一致的：
[ i * 2 for i in "abcdef" ] L = [] for i in "abcdef": L.append(i * 2)
但是解析操作的性能比for循环要更好，正符合越简单越高效的理念。

学过其他语言的人，估计已经想到了，解析过程中对各元素的表达式操作类似于回调函数。其实在python中有一个专门的map()函数，它以第一个参数作为回调函数，并返回一个可迭代对象。也就是说，也能达到和解析一样的结果。例如：
>>> def f(x):return x * 2 ... >>> list(map(f,[1,2,3,4])) [2, 4, 6, 8]
map()函数在后面的文章会详细解释。

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