python 序列类型list示例详解
作者：小吉猫
列表定义
列表（List）是一种有序的集合，可以包含任意类型的对象：数字、字符串甚至其他列表等。列表是可变的，这意味着我们可以添加、删除或更改列表中的元素。
列表 list 构建
list 构建方法
使用一对方括号来表示空列表: []
使用方括号，其中的项以逗号分隔: [a], [a, b, c]
使用列表推导式: [x for x in iterable]
使用类型的构造器: list() 或 list(iterable)
示例
# 创建一个空列表 my_list = [] # 创建一个包含整数的列表 number_list = [1, 2, 3, 4, 5] # 创建一个包含字符串的列表 string_list = ["apple", "banana", "orange"] # 创建一个包含不同类型元素的列表 mixed_list = [1, "hello", True, 3.14 , [1, 2, 3]]
列表索引访问
索引说明
使用append(object)方法在列表末尾添加一个元素，返回None。返回None就意味着没有新的列表产生，就地修改。时间复杂度是O(1)。因为它只是在列表的末尾添加一个元素，不会受到列表长度的影响。
使用insert(index, object)方法在指定位置添加一个元素，返回None。返回None就意味着没有新的列表产生，就地修改。时间复杂度是O(n)。其中n是列表的长度。因为在插入元素后，后面的元素需要向后移动以腾出空间。
使用extend(iteratable) 方法，将可迭代对象的元素追加进来，返回None。可以将一个列表中的元素逐个添加到另一个列表的末尾。就地修改。时间复杂度为O(k)，其中k是要添加到列表的元素数量。由于它需要逐个添加元素，时间复杂度取决于要添加的元素数量。
使用加号(+)运算符，连接操作，将两个列表连接起来。产生新的列表，原列表不变。本质上调用的是__add__()方法。时间复杂度为O(m+n)，其中m和n分别是两个列表的长度。因为它需要创建一个新的列表，并将原列表的元素逐个复制到新列表中。
使用列表解析，可以使用列表解析来添加元素到列表中。通常为O(n)，其中n是生成的新列表的长度。
示例
my_list = ['apple', 'banana', 'cherry', 'date'] # 使用正数索引获取第二个元素 print(my_list[1]) # 输出: banana # 使用负数索引获取倒数第二个元素 print(my_list[-2]) # 输出: cherry
列表元素修改
可以通过索引直接修改列表中的元素。
示例
my_list = ['apple', 'banana', 'cherry', 'date'] # 修改列表中的第一个元素 my_list[0] = 'apricot' print(my_list) # 输出: ['apricot', 'banana', 'cherry', 'date']
列表添加元素
使用append(object)方法在列表末尾添加一个元素，返回None。返回None就意味着没有新的列表产生，就地修改。时间复杂度是O(1)。因为它只是在列表的末尾添加一个元素，不会受到列表长度的影响。
使用insert(index, object)方法在指定位置添加一个元素，返回None。返回None就意味着没有新的列表产生，就地修改。时间复杂度是O(n)。其中n是列表的长度。因为在插入元素后，后面的元素需要向后移动以腾出空间。
使用extend(iteratable) 方法，将可迭代对象的元素追加进来，返回None。可以将一个列表中的元素逐个添加到另一个列表的末尾。就地修改。时间复杂度为O(k)，其中k是要添加到列表的元素数量。由于它需要逐个添加元素，时间复杂度取决于要添加的元素数量。
使用加号(+)运算符，连接操作，将两个列表连接起来。产生新的列表，原列表不变。本质上调用的是__add__()方法。时间复杂度为O(m+n)，其中m和n分别是两个列表的长度。因为它需要创建一个新的列表，并将原列表的元素逐个复制到新列表中。
使用列表解析，可以使用列表解析来添加元素到列表中。通常为O(n)，其中n是生成的新列表的长度。
示例
my_list = [1, 20, 3] my_list.append(4) print(my_list) # 输出 [1, 20, 3, 4] my_list.insert(1, 15) print(my_list) # 输出 [1, 15, 20, 3, 4] list1 = [1, 2, 3] list2 = [4, 5, 6] list1.extend(list2) print(list1) # 输出：[1, 2, 3, 4, 5, 6] list1 = [1, 2, 3] list2 = [4, 5, 6] concatenated_list = list1 + list2 print(concatenated_list) # 输出：[1, 2, 3, 4, 5, 6] my_list = [x for x in range(5)] print(my_list) # 输出：[0, 1, 2, 3, 4]
列表元素重复次数
在Python中，使用乘号*可以将列表中的元素重复指定次数。这种操作会复制列表中的元素，然后按照指定次数进行重复。对于列表乘法操作，时间复杂度取决于乘法操作符左侧列表的长度和乘数。因此，如果原始列表长度为n，重复次数为m，则列表乘法的时间复杂度为O(n * m)。
修改重复后的列表不会影响原始列表。例如，对重复列表进行修改不会改变原始列表中的元素。
乘法操作符只是复制列表中的引用，而不是复制对象本身。如果列表中的元素是可变对象（如列表或字典），修改其中一个列表的元素也会影响到另一个列表。这种浅拷贝行为可能会导致意外结果。
示例
my_list = [1, 2, 3] repeated_list = my_list * 3 print(repeated_list) # 输出：[1, 2, 3, 1, 2, 3, 1, 2, 3] repeated_list = my_list * 3 repeated_list[0] = 5 print(repeated_list) # 输出：[5, 2, 3, 5, 2, 3, 5, 2, 3] print(my_list) # 输出：[1, 2, 3]
my_list = [[1, 2], [3, 4]] repeated_list = my_list * 2 repeated_list[0][0] = 5 print(repeated_list) # 输出：[[5, 2], [3, 4], [5, 2], [3, 4]] print(my_list) # 输出：[[5, 2], [3, 4]]
列表合并
使用加号操作符 (+)
这种方法最直观，适用于少量列表的快速合并。
list1 = [1, 2, 3] list2 = [4, 5, 6] merged_list = list1 + list2 print(merged_list) # 输出: [1, 2, 3, 4, 5, 6]
使用 extend() 方法
原地（in-place）修改列表，可以使用 extend() 方法，它会将一个列表的所有元素添加到另一个列表的末尾。
list1 = [1, 2, 3] list2 = [4, 5, 6] list1.extend(list2) print(list1) # 输出: [1, 2, 3, 4, 5, 6]
使用列表推导式
需要在合并时对元素进行某些操作时，可以使用列表推导式来连接列表。
list1 = [1, 2, 3] list2 = [4, 5, 6] merged_list = [item for sublist in [list1, list2] for item in sublist] print(merged_list) # 输出: [1, 2, 3, 4, 5, 6]
使用 itertools.chain()
itertools.chain() 方法可以用于更高效地合并大量列表，它返回一个迭代器。这个方法在处理大量数据时很有帮助，因为它不会立即创建一个新列表，而是通过迭代器按需生成元素。
import itertools list1 = [1, 2, 3] list2 = [4, 5, 6] merged_list = list(itertools.chain(list1, list2)) print(merged_list) # 输出: [1, 2, 3, 4, 5, 6]
使用星号操作符 (*)
这种方式不仅可以用于列表合并，还可以用于合并元组、集合等可迭代对象，提供很好的灵活性和可读性。
list1 = [1, 2, 3] list2 = [4, 5, 6] merged_list = [*list1, *list2] print(merged_list) # 输出: [1, 2, 3, 4, 5, 6]
列表删除元素
使用del语句通过索引删除元素。
使用pop([index])方法删除元素。不指定索引index，就从列表尾部弹出一个元素。指定索引index，就从索引处弹出一个元素，索引超界抛出IndexError错误。
使用remove(value)方法从左至右查找第一个匹配value的值，移除该元素，返回None。就地修改。
使用clear()方法删除所有元素。清除列表所有元素，剩下一个空列表。
my_list = [1, 15, 20, 3, 4] del my_list[1] print(my_list) # 输出 [1, 20, 3, 4] popped_item = my_list.pop(2) print(popped_item) # 输出 3 print(my_list) # 输出 [1, 20, 4] my_list.remove(20) print(my_list) # 输出 [1, 4] my_list.clear() print(my_list) # 输出 []
列表切片
切片（slice）：切片允许你获取列表中的一个子集。切片使用起始索引和结束索引来指定要提取的元素范围，但不包括结束索引所指向的元素。你可以使用list[start:end]的形式来获取从start到end-1索引范围内的元素。如果省略起始索引，Python会从列表的开头开始。如果省略结束索引，Python会一直取到列表末尾。
my_list = ['apple', 'banana', 'cherry', 'date'] # 使用切片获取列表中的前两个元素 print(my_list[:2]) # 输出: ['apple', 'banana'] # 使用切片获取列表中的最后两个元素 print(my_list[-2:]) # 输出: ['cherry', 'date'] # 使用切片获取列表中的第二个到倒数第二个元素 print(my_list[1:-1])# 输出: ['banana', 'cherry'] # 使用步长为2获取列表中的奇数索引元素 print(my_list[::2]) # 输出: ['apple', 'cherry'] # 使用步长为2获取列表中的偶数索引元素 print(my_list[1::2]) # 输出: ['banana', 'date'] # 使用负步长翻转列表 print(my_list[::-1]) # 输出: ['date', 'cherry', 'banana', 'apple']
列表循环
for item in my_list:
print(item)列表推导式
squares = [x**2 for x in range(10)] print(squares) # 输出 [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]
列表复制
复制列表主要有两种方式：浅拷贝（Shallow Copy）和深拷贝（Deep Copy）。
浅拷贝的方法：直接赋值、列表的copy()方法、切片操作符[:]、或者list()构造函数。
深拷贝的方法：copy模块中的deepcopy()函数
示例
original_list = [1, 2, [3, 4]] shallow_copied_list = original_list print(original_list == shallow_copied_list) # 输出 True # 修改浅拷贝后的列表 shallow_copied_list[0] = 5 shallow_copied_list[2][0] = 6 print(original_list) # 输出 [1, 2, [6, 4]] print(shallow_copied_list) # 输出 [5, 2, [6, 4]]
import copy original_list = [1, 2, [3, 4]] deep_copied_list = copy.deepcopy(original_list) print(original_list == deep_copied_list) # 输出 True # 修改深复制后的列表 deep_copied_list[0] = 5 deep_copied_list[2][0] = 6 print(original_list) # 输出 [1, 2, [3, 4]] print(deep_copied_list) # 输出 [5, 2, [6, 4]]
列表查询
列表查询通常指的是查找特定元素在列表中的索引或值。常见的列表查询方法包括使用index()方法或者遍历整个列表进行查找。使用count()方法用于计算列表中某个元素出现的次数。
index(value,[start,[stop]])
使用index()方法可以查找指定元素在列表中的索引。
这种方法的时间复杂度为O(n)，其中n为列表的长度。在最坏情况下，需要遍历整个列表才能找到目标元素，因此时间复杂度为O(n)。
my_list = [1, 2, 3, 4, 5] index = my_list.index(3) print(index) # 输出：2
count(value)
列表查询中的count()方法用于计算列表中某个元素出现的次数。这个方法会遍历整个列表，并统计指定元素出现的次数。
count()方法的时间复杂度也为O(n)，其中n为列表的长度。因为该方法需要遍历整个列表来统计指定元素的数量，所以在最坏的情况下，需要对列表中的每个元素进行比较。
my_list = [1, 2, 2, 3, 3, 3] count = my_list.count(3) print(count) # 输出：3
列表反转
可以使用reverse()方法对列表进行反转。将列表元素反转，返回None。就地修改。
示例
my_list = [1, 2, 3, 4, 5] my_list.reverse() print(my_list) # 输出：[5, 4, 3, 2, 1]
列表排序
使用sort(key=None, reverse=False)方法可以对列表进行排序，就地修改，默认是升序排列。可以通过传递reverse=True参数进行降序排序。key一个函数，指定key如何排序。
对于包含字符串的列表，排序默认按照字母顺序排序，可以通过key参数传递自定义的排序函数。
如果想要在不改变原始列表的情况下返回一个新的有序列表，可以使用sorted()函数。
示例
my_list = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6] my_list.sort() print(my_list) # 输出：[1, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9] my_list.sort(reverse=True) print(my_list) # 输出：[9, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 1] str_list = ['apple', 'banana', 'orange', 'grape'] str_list.sort(key=len) # 按照字符串长度排序 print(str_list) # 输出：['apple', 'grape', 'banana', 'orange']
my_list = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6] sorted_list = sorted(my_list) print(my_list) # 输出：[3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6] print(sorted_list) # 输出：[1, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9]
列表的其它操作
运算 | 结果： | 备注 |
|---|---|---|
| 如果 s 中的某项等于 x 则结果为 | |
| 如果 s 中的某项等于 x 则结果为 | |
| s 与 t 相拼接 | |
| 相当于 s 与自身进行 n 次拼接 | |
| s 的第 i 项，起始为 0 | |
| s 从 i 到 j 的切片 | |
| s 从 i 到 j 步长为 k 的切片 | |
| s 的长度 | |
| s 的最小项 | |
| s 的最大项 | |
| x 在 s 中首次出现项的索引号（索引号在 i 或其后且在 j 之前） | (8) |
| x 在 s 中出现的总次数 |
| 将 s 的第 i 项替换为 x | |
| 将 s 从 i 到 j 的切片替换为可迭代对象 t 的内容 | |
| 等同于 | |
| 将 | |
| 从列表中移除 | |
| 将 x 添加到序列的末尾 (等同于 | |
| 从 s 中移除所有项 (等同于 | |
| 创建 s 的浅拷贝 (等同于 | |
| 用 t 的内容扩展 s (基本上等同于 | |
| 使用 s 的内容重复 n 次来对其进行更新 | |
| 在由 i 给出的索引位置将 x 插入 s (等同于 | |
| 提取在 i 位置上的项，并将其从 s 中移除 | |
| 删除 s 中第一个 | |
| 就地将列表中的元素逆序。 |
常用方法
append(): 添加一个元素到列表的末尾。
extend(): 扩展列表，添加多个元素到末尾。
insert(): 在指定位置插入一个元素。
remove(): 删除列表中的一个元素。
pop(): 删除并返回列表中的一个元素。
clear(): 清空列表。
index(): 返回列表中第一个匹配元素的索引。
count(): 返回列表中匹配元素的数量。
sort(): 对列表进行排序。
reverse(): 反转列表。
参考文档
https://docs.python.org/zh-cn/3.12/library/stdtypes.html#/list
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