Python列表操作全攻略

Python 列表（List）的全面使用指南

Python 列表是一种有序、可变的数据结构，能够存储不同类型的元素。列表是 Python 中最常用的数据结构之一，广泛应用于数据处理、算法实现和日常编程任务。

创建列表

列表可以通过方括号 [] 直接创建，也可以使用 list() 构造函数。列表中的元素可以是任意数据类型，包括数字、字符串、布尔值，甚至其他列表。

# 直接创建列表
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
fruits = ['apple', 'banana', 'cherry']
mixed = [1, 'apple', True, 3.14]

# 使用 list() 构造函数
empty_list = list()
another_list = list(range(5))

访问列表元素

列表中的元素可以通过索引访问，索引从 0 开始。负数索引表示从列表末尾开始计数。

fruits = ['apple', 'banana', 'cherry']
first_fruit = fruits[0]  # 'apple'
last_fruit = fruits[-1]  # 'cherry'

修改列表

列表是可变的，可以通过索引直接修改元素值。

fruits = ['apple', 'banana', 'cherry']
fruits[1] = 'blueberry'
print(fruits)  # ['apple', 'blueberry', 'cherry']

列表切片

切片操作可以获取列表的子集，语法为 list[start:end:step]。

numbers = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
first_three = numbers[:3]  # [0, 1, 2]
even_numbers = numbers[::2]  # [0, 2, 4, 6, 8]
reverse_list = numbers[::-1]  # [9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]

列表常用方法

Python 提供了丰富的列表方法，用于添加、删除、查找和排序元素。

添加元素

• append(): 在列表末尾添加单个元素
• extend(): 在列表末尾添加多个元素
• insert(): 在指定位置插入元素

fruits = ['apple', 'banana']
fruits.append('cherry')  # ['apple', 'banana', 'cherry']
fruits.extend(['date', 'elderberry'])  # ['apple', 'banana', 'cherry', 'date', 'elderberry']
fruits.insert(1, 'blueberry')  # ['apple', 'blueberry', 'banana', 'cherry', 'date', 'elderberry']

删除元素

• remove(): 删除第一个匹配的元素
• pop(): 删除并返回指定位置的元素（默认最后一个）
• clear(): 清空列表

fruits = ['apple', 'banana', 'cherry']
fruits.remove('banana')  # ['apple', 'cherry']
last_fruit = fruits.pop()  # 'cherry', fruits现在是['apple']
fruits.clear()  # []

查找和排序

• index(): 返回元素的索引
• count(): 统计元素出现的次数
• sort(): 原地排序列表
• reverse(): 原地反转列表

numbers = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2]
numbers.index(5)  # 4
numbers.count(1)  # 2
numbers.sort()  # [1, 1, 2, 3, 4, 5, 9]
numbers.reverse()  # [9, 5, 4, 3, 2, 1, 1]

列表推导式

列表推导式提供了一种简洁的方式来创建列表，通常比传统的循环更高效。

# 创建平方数列表
squares = [x**2 for x in range(10)]
# [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

# 带条件的列表推导式
even_squares = [x**2 for x in range(10) if x % 2 == 0]
# [0, 4, 16, 36, 64]

列表复制

列表复制需要注意浅拷贝和深拷贝的区别，特别是当列表包含可变对象时。

# 浅拷贝
original = [[1, 2], [3, 4]]
shallow_copy = original.copy()
shallow_copy[0][0] = 99
print(original)  # [[99, 2], [3, 4]] 原始列表也被修改

# 深拷贝
import copy
deep_copy = copy.deepcopy(original)
deep_copy[0][0] = 100
print(original)  # [[99, 2], [3, 4]] 原始列表不受影响

性能考虑

列表操作的时间复杂度各不相同，合理选择操作可以提高程序效率：

• 索引访问和赋值：O(1)
• append() 和 pop(): O(1)
• 插入和删除中间元素：O(n)
• 查找元素：O(n)
• 切片：O(k)（k是切片长度）

对于频繁插入和删除的场景，可以考虑使用 collections.deque，它在两端操作的时间复杂度都是 O(1)。

高级应用

列表解包

first, *middle, last = [1, 2, 3, 4, 5]
# first = 1, middle = [2, 3, 4], last = 5

zip函数

names = ['Alice', 'Bob', 'Charlie']
scores = [85, 90, 78]
for name, score in zip(names, scores):
    print(f"{name}: {score}")

filter和map

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
squared = list(map(lambda x: x**2, numbers))  # [1, 4, 9, 16, 25]
evens = list(filter(lambda x: x % 2 == 0, numbers))  # [2, 4]

掌握这些列表操作技巧，可以显著提高 Python 编程的效率和代码质量。

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