Python中切片操作的示例详解

1. 前言

在刚学python时候，我们都知道字符串（String）、列表（list）和元组（tuple）序列化数据类型支持切片操作。

# slice operation
TUPLE = (1,2,3,4)
LIST = [1,2,3,4]
STRING = "1234"

print("TUPLE[1:3]:",TUPLE[1:3])
print("LIST[1:3]:",LIST[1:3])
print("STRING[1:3]:",STRING[1:3])

# output
TUPLE[1:3]: (2, 3)
LIST[1:3]: [2, 3]
STRING[1:3]: 23

通过上述例子，我们可以快速使用“区间”的方式截取到想要的数据。那么最后一位始终都没有取到？接下来，我们对熟悉的切片操作进行系统学习。

2. 什么是切片

2.1 切片概述

Python 序列数据类型索引从左到右开始是从0开始，依次加+1；诺从右到左索引从-1开始，依次加-1。

在Python 中访问子序列/字符串，使用方括号[]来截取指定的子序列/字符串。例如在列表中要元素2和3，则切片截取为LIST[1:3]

2.2 忽略最后一位元素

在Python中，进行切片操作会不包含最后一位元素，这一风格是与C语言等语言保存以索引位置从0开始的做法。

切片忽略最后一位元素会有以下好处：

当切片操作只给出最后一位时，可以直接明了看到截取的子序列的长度。例如LIST[:2]中包含两个元素

根据 Edsger W. Dijkstar 解释，索引位置从0开始比从1开始优势，元素的序数（下标）等于序列中它之前的元素数。切片长度计算方式可以直接（stop-start）计算出

同时，指定任何一个索引位置x，可以对序列切割成不重叠的两个子序列LIST[:x]和LIST[x:]。

 >>> LIST = [1,2,3,4] 
>>> LIST[:2] # 直接可以知道截取子序列为2
[1, 2]
>>> LIST[2:] # 将LIST在索引位置2处切片
[3, 4]
>>> 

3. 切片原理

切片操作是使用方括号 [] 进行运算的。其格式为 [start:stop:step]。对象在start和stop区间中取出间隔step的元素。step可以取负数。

>>> LIST[1:4:2] 
[2, 4]
>>> LIST[-1:-4:-1] 
[4, 3, 2]
>>> LIST[::-1] 
[4, 3, 2, 1]
>>> LIST[::-2] 
[4, 2]
>>>

start:stop:step 形式在方括号[]内，使用索引下标计算后，返回一个切片对象：slice(start,stop,step)

当序列进行seq[start:stop:step]分片计算时，Python会调用seq.getitem(slice(start,stop,step))方法以元组的形式接收[]方括号索引。

查看Python内置 slice() 方法属性，有三个start、stop和step数据属性和indices方法

>>> slice  
<class 'slice'>
>>> dir(slice) 
['__class__', '__delattr__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', 
'__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__',
 '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', 
 '__lt__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', 
 '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', 
'__subclasshook__', 'indices', 'start', 'step', 'stop']
>>>

根据当序列调用slice方法后，会先执行Seq.indices(len)方法计算出序列Seq从开始start和结束stop位置，步数step。当超出边界时，会截掉。

>>> slice(None,5,1).indices(2) #1
(0, 2, 1)
>>> slice(-3,None,None).indices(2) #2
(0, 2, 1)
>>>

#1 seq[:5:1] 等于 seq[0:2:1]

#2 seq[-3:] 等于 seq[0:2:1]

切片其实还可以支持使用逗号分开多个索引，例如第三库Numpy库就是使用这个特性。

4. 切片赋值

将序列进行切片操作后得到切片对象可以进行赋值，但是必须遵循以下条件：

切片做为对象，那么等号右边必须是一个可迭代的对象

即使切片里只有一个值，也要转换成可迭代的序列

否则的话，系统会抛出TypeError

>>> LIST = [1,2,3,4,5]
>>> LIST[1:4] = 23
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: can only assign an iterable
>>>

5. 切片计算

在Python中，切片对象可以进行 “+”或“*”运算，以达到拼接组合成新的切片对象。

通过 "+" 连接的是两个同类型序列，两个序列拼接后序列不会发生改变，Python内部会重新创建新的序列

>>> LIST = [1,2,3,4]
>>> LIST2 = [5,6,7]
>>> LIST + LIST2
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
>>> s1 = "Jue"    
>>> s2 = "Jin" 
>>> s1 + s2
'JueJin'

通过“Seq*n”,可以将原数据类型复制n份，然后再拼接起来组合新的序列

>>> LIST = [1,2,3,4]
>>> LIST * 3
[1, 2, 3, 4, 1, 2, 3, 4, 1, 2, 3, 4]
>>> s1 = "Jue"       
>>> s1 * 3
'JueJueJue'

以上案例中，都是针对元素是不可变的数据类型进行复制操作的，那么元素是可变数据类型进行复制会发生什么样呢？

例如我们要创建一个二维的列表，长度为3。可能快捷的写法如下：

>>> LIST = [["_"]]*3 
>>> LIST
[['_'], ['_'], ['_']]

但是对坐标0,0进行赋值，发现3个元素都发生变化

>>> LIST[0][0] = 1
>>> LIST
[[1], [1], [1]]

这个和我们实际想要的效果不一样，我们需要得到是列表中每一个元素之间都是独立的，那么我们写法上要与上述有区别的

>>> LIST = [["_"] for i in range(3)] 
>>> LIST
[['_'], ['_'], ['_']]
>>> LIST[0][0] = 1
>>> LIST
[[1], ['_'], ['_']]
>>>

为什么两种写法差距这么大，原因在于第一种写法虽然看上去和写法二一样，但是写法一初始化时候，是得到元素都是引用，都指向同一个列表。当我们对其中一个元素进行赋值时，另外两个也会跟着变化。

6. 总结

本期，对 Python 关于序列、字符串常用到的切片操作，进行深入学习。切片操作原理在于Python内部会通过__getitem__()方法调用slice对象，然后slice对象通过indices(len)方法算出切片的长度。哪怕遇到缺失索引和负数索引，以及长度超过目标序列的切片都可以优雅地进行处理。

到此这篇关于Python中切片操作的示例详解的文章就介绍到这了,更多相关Python切片操作内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！