【100天精通python】Day7：数据结构_列表 List的创建、删除、访问、遍历、统计、排序、推导等使用

1 列表的创建

2 列表的删除

3 访问列表元素

4 遍历列表

5 添加修改删除列表元素

6 对列表进行统计和计算

7 对列表进行排序

8 列表推导式

9 多维列表

        在Python中，列表是一种有序的可变数据类型，用于存储一组元素。

        列表使用方括号“[] ”来定义，其中的元素可以是任意数据类型，包括数字、字符串、布尔值、其他列表等。

        列表中的元素之间用逗号 “, ”分隔。

1 列表的创建

1.1 创建空列表

empty_list = []

1.2 创建包含元素的列表

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
fruits = ["apple", "banana", "orange"]
mixed_data = [1, "hello", True, 3.14]

1.3 使用list()函数创建列表

numbers = list(range(1, 6))  # 创建一个包含1到5的整数列表

1.4 使用列表解析（List Comprehension）创建列表

squares = [x**2 for x in range(1, 6)]  # 创建一个包含1到5的平方的列表，即[1, 4, 9, 16, 25]

1.5 创建嵌套列表

nested_list = [[1, 2, 3], ["a", "b", "c"], [True, False]]

注意：列表中的元素可以是任意数据类型，而且列表长度可以根据需要动态调整，因为列表是可变的。可以通过索引来访问列表中的元素，也可以使用切片来获取子列表。例如：

my_list = [1, 2, 3, 4, 5]

# 访问列表中的元素
print(my_list[0])  # 输出：1
print(my_list[2])  # 输出：3

# 使用切片获取子列表
subset = my_list[1:4]  # subset变量将包含列表中索引为1到3的元素，即[2, 3, 4]

2 列表的删除

2.1 清空列表所有元素

my_list = [1, 2, 3, 4, 5]

my_list.clear()  # 清空my_list，即变为一个空列表：[]

2.2 删除整个列表

my_list = [1, 2, 3, 4, 5]

del my_list  # 删除整个列表

请注意，上述操作是对原始列表进行的更改。如果需要保留原始列表并创建一个新的列表，可以使用切片或列表解析来实现。例如：

my_list = [1, 2, 3, 4, 5]

new_list = my_list[:2] + my_list[3:]  # 创建一个新列表，删除索引为2的元素，即[1, 2, 4, 5]

3 访问列表元素

要访问列表元素，可以使用索引或切片。

3.1 使用索引访问单个元素

列表中的元素按照从左到右的顺序分配索引，从0开始计数。可以使用索引来访问列表中的单个元素。

my_list = [10, 20, 30, 40, 50]

first_element = my_list[0]  # 获取第一个元素，索引为0
second_element = my_list[1]  # 获取第二个元素，索引为1
third_element = my_list[2]  # 获取第三个元素，索引为2

print(first_element)  # 输出：10
print(second_element)  # 输出：20
print(third_element)  # 输出：30

3.2 使用负数索引访问倒数元素

使用负数索引来访问列表中的倒数元素，即从列表末尾开始计数

my_list = [10, 20, 30, 40, 50]

last_element = my_list[-1]  # 获取最后一个元素，索引为-1
second_last_element = my_list[-2]  # 获取倒数第二个元素，索引为-2

print(last_element)  # 输出：50
print(second_last_element)  # 输出：40

3.3 使用切片访问多个元素

切片允许获取列表中的多个元素，可以指定起始索引和结束索引来创建一个切片。

my_list = [10, 20, 30, 40, 50]

slice_of_list = my_list[1:4]  # 获取索引1到索引3的元素，不包括索引4
print(slice_of_list)  # 输出：[20, 30, 40]

4 遍历列表

遍历列表是指按顺序访问列表中的每个元素，以执行相同或类似的操作。在Python中，有几种方法可以遍历列表。

4.1 使用for循环遍历列表元素

使用for循环是最常见和简单的遍历列表的方法。它可以依次获取列表中的每个元素，并对每个元素执行指定的操作。

my_list = [10, 20, 30, 40, 50]

for item in my_list:
    print(item)  # 输出列表中的每个元素，依次打印：10 20 30 40 50

4.2 使用while循环和索引遍历列表元素

使用while循环和索引可以手动遍历列表中的元素。在这种情况下，需要使用一个索引变量来控制循环。

my_list = [10, 20, 30, 40, 50]

index = 0
while index < len(my_list):
    print(my_list[index])  # 输出列表中的每个元素，依次打印：10 20 30 40 50
    index += 1

4.3 使用enumerate()函数同时获取索引和元素

enumerate()函数可以在遍历列表时同时获取元素和对应的索引。

my_list = [10, 20, 30, 40, 50]

for index, item in enumerate(my_list):
    print(f"Index: {index}, Element: {item}")  # 输出：Index: 0, Element: 10  Index: 1, Element: 20 ...

5 添加修改删除列表元素

在Python中，可以通过索引来添加和修改列表元素。

5.1 添加元素

a) 使用append()方法：append()方法用于在列表的末尾添加一个元素。

my_list = [10, 20, 30]

my_list.append(40)
print(my_list)  # 输出：[10, 20, 30, 40]

# 也可以一次性添加多个元素，通过使用extend()方法：
my_list.extend([50, 60])
print(my_list)  # 输出：[10, 20, 30, 40, 50, 60]

b) 使用insert()方法：insert()方法用于在指定索引处插入一个元素。

my_list = [10, 20, 30]

my_list.insert(1, 15)  # 在索引1处插入元素15
print(my_list)  # 输出：[10, 15, 20, 30]

5.2 修改元素

通过索引访问列表中的元素，并用新的值替换它，即可修改列表元素。

my_list = [10, 20, 30]

my_list[1] = 25  # 将索引1处的元素20修改为25
print(my_list)  # 输出：[10, 25, 30]

5.3 删除元素

5.3.1 使用del关键字删除列表中的元素

my_list = [1, 2, 3, 4, 5]

del my_list[2]  # 删除索引为2的元素，此时my_list变为[1, 2, 4, 5]

5.3.2 使用remove()方法删除特定值的元素

my_list = [1, 2, 3, 4, 5]

my_list.remove(3)  # 删除值为3的元素，此时my_list变为[1, 2, 4, 5]

5.3.3 使用pop()方法删除指定索引的元素并返回该元素

my_list = [1, 2, 3, 4, 5]

removed_element = my_list.pop(2)  # 删除索引为2的元素（值为3）并将其赋值给removed_element，此时my_list变为[1, 2, 4, 5]

5.3.4 使用切片来删除多个元素

my_list = [1, 2, 3, 4, 5]

my_list = my_list[:2] + my_list[3:]  # 删除索引为2的元素（值为3），此时my_list变为[1, 2, 4, 5]

6 对列表进行统计和计算

对列表进行统计和计算，例如求和、找最大值和最小值、计算平均值等。以下是一些常用的列表统计和计算方法：

6.1 求和：

使用sum()函数计算列表中所有元素的和。

my_list = [1, 2, 3, 4, 5]

total_sum = sum(my_list)
print(total_sum)  # 输出：15

6.2 最大值和最小值：

使用max()函数找到列表中的最大值。
使用min()函数找到列表中的最小值。

my_list = [1, 2, 3, 4, 5]

max_value = max(my_list)
min_value = min(my_list)

print(max_value)  # 输出：5
print(min_value)  # 输出：1

6.3 平均值：

使用sum()和len()函数结合起来计算列表的平均值。

my_list = [1, 2, 3, 4, 5]

average_value = sum(my_list) / len(my_list)
print(average_value)  # 输出：3.0

6.4 统计元素个数：

使用len()函数获取列表中元素的总数。

my_list = [1, 2, 3, 4, 5]

element_count = len(my_list)
print(element_count)  # 输出：5

7 对列表进行排序

7.1 使用sort()方法：

sort()方法用于在原地对列表进行排序，即修改原始列表。排序后，原始列表会被改变，而不是创建一个新的排序后的副本。

my_list = [3, 1, 4, 2, 5]
my_list.sort()

print(my_list)  # 输出：[1, 2, 3, 4, 5]

7.2 使用sorted()函数：

sorted()函数用于对列表进行排序并返回一个新的排序后的列表，而不会修改原始列表。

my_list = [3, 1, 4, 2, 5]
sorted_list = sorted(my_list)

print(sorted_list)  # 输出：[1, 2, 3, 4, 5]
print(my_list)  # 输出：[3, 1, 4, 2, 5]（原始列表不变）

7.3 自定义排序规则：

使用sort()方法或sorted()函数的key参数来指定自定义的排序规则。

# 按绝对值进行排序
my_list = [-3, 1, -4, 2, -5]
my_list.sort(key=abs)

print(my_list)  # 输出：[1, 2, -3, -4, -5]

# 按字符串长度进行排序
my_list = ['apple', 'banana', 'orange', 'kiwi']
my_list.sort(key=len)

print(my_list)  # 输出：['kiwi', 'apple', 'banana', 'orange']

注意：对于复杂对象的列表，您可以使用key参数指定一个函数，该函数会返回用于排序的关键值。排序将根据这些关键值进行。如果您使用sort()方法进行原地排序，请注意原始列表将被修改，而不会返回新的排序后的列表。而使用sorted()函数则会返回一个新的排序后的列表，而不会修改原始列表。

8 列表推导式

列表推导式是一种简洁的语法，用于创建新的列表。它允许您通过在一行代码中定义列表的元素，并根据一定的规则对现有的列表或其他可迭代对象进行转换和过滤。

列表推导式的基本形式是：

[expression for item in iterable if condition]

其中：

expression 是一个表达式，用于定义新列表中的元素；
item 是来自可迭代对象的每个元素；
iterable 是一个可迭代对象，比如列表、元组、集合等；
condition 是一个可选的条件，用于过滤可迭代对象中的元素。

下面是一些使用列表推导式的示例：

8.1 创建一个包含1到10的平方的列表：

squares = [x**2 for x in range(1, 11)]
print(squares)  # 输出：[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

8.2 过滤出列表中的偶数：

numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
even_numbers = [x for x in numbers if x % 2 == 0]
print(even_numbers)  # 输出：[2, 4, 6, 8, 10]

8.3 将字符串列表中的元素转换为大写：

words = ['hello', 'world', 'python']
upper_words = [word.upper() for word in words]
print(upper_words)  # 输出：['HELLO', 'WORLD', 'PYTHON']

8.4 使用条件表达式进行元素转换：

numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
squared_or_negative = [x**2 if x % 2 == 0 else -x for x in numbers]
print(squared_or_negative)  # 输出：[-1, 4, -3, 16, -5, 36, -7, 64, -9, 100]

9 多维列表

多维列表是指包含多个嵌套列表的列表，也可以称为二维列表、三维列表等，根据嵌套层数而定。在Python中，您可以使用列表的列表来表示多维列表，其中每个元素是一个子列表。这样的列表可以形成一个类似于矩阵或二维数组的结构，它在数据处理和存储方面非常有用。

下面是一个二维列表的示例：

matrix = [
    [1, 2, 3],
    [4, 5, 6],
    [7, 8, 9]
]

在这个示例中，matrix 是一个包含三个子列表的列表，每个子列表代表一行。您可以使用索引访问多维列表中的元素，例如 matrix[0][1] 将返回 2，表示第一行第二列的元素。

您还可以使用嵌套的列表推导式来创建多维列表。例如，以下代码创建一个3x3的全零二维列表：

rows = 3
cols = 3
matrix = [[0 for _ in range(cols)] for _ in range(rows)]
print(matrix)  # 输出：[[0, 0, 0], [0, 0, 0], [0, 0, 0]]

同样，您可以创建更高维度的列表，只需在嵌套层级上增加更多的列表。

例如，以下代码创建一个三维列表：

x = 3
y = 3
z = 3
three_dimensional_list = [[[0 for _ in range(z)] for _ in range(y)] for _ in range(x)]
print(three_dimensional_list)
# 输出：[[[0, 0, 0], [0, 0, 0], [0, 0, 0]], [[0, 0, 0], [0, 0, 0], [0, 0, 0]], [[0, 0, 0], [0, 0, 0], [0, 0, 0]]]

多维列表在处理各种数据结构和算法问题时非常有用，特别是在图像处理、矩阵运算和游戏开发等领域。