【Python 1-8】Python手把手教程之——管理列表List

作者 | 弗拉德
来源 | 弗拉德（公众号：fulade_me)

在上一节我们学习了如何创建一个列表，在列表里面插入、删除数据等操作。
本节我们学习如何管理列表。

遍历列表

在日常开发中，我们经常需要遍历列表的所有元素，对每个元素执行相同的操作。例如，在管理商场的蔬菜时候，需要给所有的蔬菜商品都打7折，并重新生成价格。当我们需要对列表中的每个元素都执行相同的操作时，可使用Python中的for循环。
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假设我们有一个蔬菜名单，需要将其中每种蔬菜的名字都打印出来。为此，我们可以采用元素下标的方式分别获取名单中的每个名字，但这种做法会导致多个问题。例如，如果名单很长，将包含大量重复的代码。另外，每当名单的长度发生变化时，都必须修改代码。通过使用for循环，可让Python去处理这些问题。
下面使用for循环来打印蔬菜单中的所有名字:

vegetables = ['potato','tomato','onion']
for name in vegetables:
    print(name)

这行代码让Python从列表vegetables中取出一个名字，并将其存储在变量name中。最后，我们让Python打印前面存储的变量name中的名字。这样，对于列表中的每个名字，Python都将重复执行print(name)代码。你可以这样解读这些代码：对于列表vegetables中的每种蔬菜，都将其名字打印出来。输出很简单，就是列表中所有蔬菜的姓名:

potato
tomato
onion

详解遍历列表执行过程

循环这种概念很重要，因为它是让计算机自动完成重复工作的常见方式之一。例如，在前面的代码中使用的简单循环中，Python将首先读取其中的第一行代码:

for name in vegetables:

这行代码让Python获取列表vegetables中的第一个值potato，并将其存储到变量name 中。接下来，Python读取下一行代码:

print(name) 

它让Python打印vegetables的值potato。由于该列表还包含其他值，Python返回到循环的第一行:

for name in vegetables:

Python获取列表中的下一个名字tomato，并将其存储到变量name中，再执行下面这行代码:

print(name) 

Python再次打印变量vegetables的值tomato。
接下来，Python再次执行整个循环，对列表中的最后一个值onion进行处理。
至此，列表中没有其他的值了，因此Python接着执行程序的下一行代码。在这个示例中，for循环后面没有其他的代码，因此程序就此结束。
刚开始使用循环时需要牢记，对列表中的每个元素，都将执行循环指定的步骤，而不管列表包含多少个元素。如果列表包含一百万个元素，Python就重复执行指定的步骤一百万次，且通常速度非常快。
另外，编写for循环时，对于用于存储列表中每个值的临时变量，可指定任何名称。比如说：

for dog in dogs:
for cat in cats:
for item in item_list:

这些写法都是可以的。

在For循环中做更多操作

在for循环中，可以获取到每一个元素，可对每个元素执行任何操作。比如说我们对每一种蔬菜都输出一句话。

vegetables = ['potato','tomato','onion']
for name in vegetables:
    print(name + ' is good !')

相比于前一个示例，唯一的不同是对于每种蔬菜，都打印了一条以其名字为抬头的消息。这个循环第一次迭代时，变量name的值为potato，因此Python打印的第一条消息的抬头为potato。第二次迭代时，消息的抬头为tomato，而第三次迭代时，抬头为onion。
下面的输出表明，对于列表中的每种蔬菜，都打印了一条个性化消息:

potato is good !
tomato is good !
onion is good !

在for循环中，想包含多少行代码都可以。在代码行for name in vegetables后面，每个缩进的代码行都是循环的一部分，且将针对列表中的每个值都执行一次。因此，可对列表中的每个值执行任意次数的操作。
下面再添加一行代码:

vegetables = ['potato','tomato','onion']
for name in vegetables:
    print(name + ' is good !')
    print(name + ' is a vegetable!')

由于两条print语句都缩进了，因此它们都将针对列表中的每位蔬菜都执行一次。输出结果如下：

potato is good !
potato is a vegetable!
tomato is good !
tomato is a vegetable!
onion is good !
onion is a vegetable!

在for循环中，想包含多少行代码都可以。这种方式在开发过程中很有用。

避免缩进错误

Python根据缩进来判断代码行与前一个代码行的关系。在前面的示例中，对每种蔬菜的输出代码行是for循环的一部分，因为它们缩进了。Python通过使用缩进让代码更易读。
简单地说，它要求你使用缩进让代码整洁而结构清晰。在较长的Python程序中，你将看到缩进程度各不相同的代码块，这让你对程序的组织结构有大致的认识。 当你开始使用缩进时，需要注意一些常见的缩进错误。
例如，有时候，程序员会将不需要缩进的代码块缩进，而对于必须缩进的代码块却忘了缩进。通过查看这些错误示例，有助于我们以后避开它们，以及在它们出现在程序中时进行修复。下面来看一些较为常见的缩进错误。

忘记缩进

对于位于for语句后面且属于循环组成部分的代码行，一定要缩进。如果你忘记缩进，运行会直接报错:

vegetables = ['potato','tomato','onion']
for name in vegetables:
print(name)

print语句应缩进却没有缩进。Python没有找到期望缩进的代码块时，会让你知道哪行代码有问题。

 File "<stdin>", line 2
    print(name)
        ^
IndentationError: expected an indented block

通常，将紧跟在for语句后面的代码行缩进，可消除这种缩进错误。

忘记缩进额外的代码行

有时候，循环能够运行而不会报告错误，但结果可能会出乎意料。试图在循环中执行多项任务，却忘记缩进其中的一些代码行时，就会出现这种情况。

vegetables = ['potato','tomato','onion']
for name in vegetables:
    print(name + ' is good !')
print(name + ' is a vegetable!')

第二个print语句原本需要缩进，但Python发现for语句后面有一行代码是缩进的，因此它没有报告错误。最终的结果是，对于列表中的每种蔬菜，都执行了第一条print语句，因为它缩进了；而第二条print语句没有缩进，因此它只在循环结束后执行一次。由于变量 name 的终值为onion，因此只有一条输出了onion is a vegetable!:

potato is good !
tomato is good !
onion is good !
onion is a vegetable!

这是一个逻辑错误。从语法上看，这些代码是没问题的，但由于存在逻辑错误，结果并不符合预期。如果你预期某项操作将针对每个列表元素都执行一次，但它却只执行了一次，请确定是否需要将一行或多行代码缩进。

不必要的缩进

如果你不小心缩进了无需缩进的代码行，同样运行的时候也会报错:

message = "Hello Python world!"
    print(message)

print语句无需缩进，因为它并不属于前一行代码，运行的时候会帮我们指出这种错误:

    print(message)
    ^
IndentationError: unexpected indent

为避免意外缩进错误，请只缩进需要缩进的代码。在前面编写的程序中，只有要在for循环中对每个元素执行的代码就需要缩进。

循环后不必要的缩进

如果我们不小心缩进了应在循环结束后执行的代码，这些代码将针对每个列表元素重复执行。 在有些情况下，这可能导致Python报告语法错误，但在大多数情况下，这只会导致逻辑错误。例如：

vegetables = ['potato','tomato','onion']
for name in vegetables:
    print(name + ' is good !')
    print(name + ' is a vegetable!')
    ## 这一行代码被缩进
    print('There are three kinds of vegetables.')

那么输出就会变成以下这个样子：

potato is good !
potato is a vegetable!
There are three kinds of vegetables
tomato is good !
tomato is a vegetable!
There are three kinds of vegetables
onion is good !
onion is a vegetable!
There are three kinds of vegetables.

这也是一个逻辑错误。Python不知道你的本意，只要代码符合语法，它就会运行。所以我们应该时刻保持警惕，不要用错了缩进。

遗漏了冒号

for语句末尾的冒号告诉Python，下一行是循环的第一行。

vegetables = ['potato','tomato','onion']
for name in vegetables
    print(name + ' is good !')

    for name in vegetables
                         ^
SyntaxError: invalid syntax

如果你不小心遗漏了冒号，如上所示，将导致语法错误，因为Python不知道你意欲何为。这种错误虽然易于消除，但并不那么容易发现。

数值列表

Python函数range()让你能够轻松地生成一系列的数字。例如，可以像下面这样使用函数range()来打印一系列的数字:

for value in range(1,5):
    print(value)

上述代码好像应该打印数字1~5，但实际上它不会打印数字5:

1
2
3
4

在这个示例中，range()只是打印数字1~4，这是你在编程语言中经常看到的差一行为的结果。函数range()让Python从你指定的第一个值开始数，并在到达你指定的第二个值后停止，因此输出不包含第二个值(这里为5)。
要打印数字1~5，需要使用range(1,6):

for value in range(1,6):
    print(value)

这样，输出将从1开始，到5结束:

1
2
3
4
5

使用range()时，如果输出不符合预期，请尝试将指定的值加1或减1。

使用range()创建数字列表

要创建数字列表，可使用函数list()将range()的结果直接转换为列表。如果将range()作为list()的参数，输出将为一个数字列表。
在上面的示例中，我们打印了一系列数字。要将这些数字转换为一个列表，可使用list():

numbers = list(range(1,6))
print(numbers)

结果如下:

[1, 2, 3, 4, 5]

使用函数range()时，还可指定步长。例如，下面的代码打印1~10内的偶数:

even_numbers = list(range(2,11,2)) 
print(even_numbers)

在这个示例中，函数range()从2开始数，然后不断地加2，直到达到或超过终值(11)，因此 输出如下:

[2, 4, 6, 8, 10]

使用函数range()几乎能够创建任何需要的数字集，例如，如何创建一个列表，其中包含前10个整数(即1~10)的平方呢？在Python中，两个星号**表示乘方运算。下面的代码演示如何将前10个整数的平方加入到一个列表中:

squares = []
for value in range(1,11):
    square = value**2
    squares.append(square)
print(squares)

首先，我们创建了一个空列表；接下来，使用函数range()让Python遍历1~10的值。在循环中，计算当前值的平方，并将结果存储到变量square中。然后，将新计算得到的平方值附加到列表squares末尾。最后，循环结束后，打印列表squares:

[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

对数字列表执行简单的统计计算

有几个专门用于处理数字列表的Python函数。例如，你可以轻松地找出数字列表的最大值、最小值和总和:

digits = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0] 
### 输出最小值
print(min(digits))
### 输出最大值
print(max(digits))
### 计算总和
print(sum(digits))
0
9
45

列表解析

列表解析将for循环和创建新元素的代码合并成一行，并自动附加新元素。下面的示例使用列表解析创建你在前面看到的平方数列表:

squares = [value**2 for value in range(1,11)] 
print(squares)

要使用这种语法，首先指定一个描述性的列表名，如squares；然后，指定一个左方括号，并定义一个表达式，用于生成你要存储到列表中的值。在这个示例中，表达式为value**2，它来计算平方值。接下来，编写一个for循环，用于给表达式提供值，再加上右方括号。在这个示例中，for循环为for value in range(1,11)，它将值1~10提供给表达式value**2。请注意，这里的for语句末尾没有冒号。
结果与你在前面看到的平方数列表相同:

[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

要创建自己的列表解析，需要经过一定的练习，但能够熟练地创建常规列表后，你会发现这样做是完全值得的。当你觉得编写三四行代码来生成列表有点繁复时，就应考虑创建列表解析了。

列表中的一部分

在上面的内容中，我们学习了如何访问单个列表元素。接下来，我们将学习如何处理列表的所有元素。我们还可以处理列表的部分元素——Python称之为切片。

切片

要创建切片，可指定要使用的第一个元素和最后一个元素的索引。与函数range()一样，Python 在到达你指定的第二个索引前面的元素后停止。要输出列表中的前三个元素，需要指定索引0~3， 这将输出分别为0、1和2的元素。
我们还是以蔬菜列表为例:

vegetables = ['potato','tomato','onion','leek']
print(vegetables[0:3])

上面的代码打印该列表的一个切片，其中只包含三种蔬菜。输出也是一个列表，其中包含前三种蔬菜:

['potato', 'tomato', 'onion']

你可以生成列表的任何子集，例如，如果你要提取列表的第2~4个元素，可将起始索引指定为1，并将终止索引指定为4:

vegetables = ['potato','tomato','onion','leek']
print(vegetables[1:4])

这一次，切片始于tomato，终于leek:

['tomato', 'onion', 'leek']

如果你没有指定第一个索引，Python将自动从列表开头开始:

vegetables = ['potato','tomato','onion','leek']
print(vegetables[:4])

由于没有指定起始索引，Python从列表开头开始提取:

['potato', 'tomato', 'onion', 'leek']

要让切片终止于列表末尾，也可使用类似的语法。例如，如果要提取从第3个元素到列表末 尾的所有元素，可将起始索引指定为2，并省略终止索引:

vegetables = ['potato','tomato','onion','leek']
print(vegetables[2:])

Python将返回从第3个元素到列表末尾的所有元素:

['onion', 'leek']

无论列表多长，这种语法都能够让你输出从特定位置到列表末尾的所有元素。前面我们了解过，负数索引返回离列表末尾相应距离的元素，因此你可以输出列表末尾的任何切片。例如，如果你要输出名单上的最后三种蔬菜，可使用切片vegetables[-3:]:

vegetables = ['potato','tomato','onion','leek']
print(vegetables[-3:])
['tomato', 'onion', 'leek']

遍历切片

如果要遍历列表的部分元素，可在for循环中使用切片。在下面的示例中，我们遍历前三种蔬菜，并打印它们的名字:

vegetables = ['potato','tomato','onion','leek']
print("Here are the first three vegetable:")
for name in vegetables[:3]:
    print(name.title())

输出结果：

Here are the first three vegetable:
Potato
Tomato
Onion

在很多情况下，切片都很有用。例如，编写游戏时，你可以在玩家退出游戏时将其最终得分加入到一个列表中。然后，为获取该玩家的三个最高得分，你可以将该列表按降序排列，再创建一个只包含前三个得分的切片。处理数据时，可使用切片来进行批量处理；编写Web应用程序时，可使用切片来分页显示信息，并在每页显示数量合适的信息。

复制列表

我们经常需要根据既有列表创建全新的列表。下面来介绍复制列表的工作原理，以及复制列表可提供极大帮助。
要复制列表，可创建一个包含整个列表的切片，方法是同时省略起始索引和终止索引([:])。 这让Python创建一个始于第一个元素，终止于最后一个元素的切片，即复制整个列表。
例如，假设有一个列表，其中包含你最喜欢的四种食品，而你还想创建另一个列表，在其中包含一位朋友喜欢的所有食品。不过，你喜欢的食品，这位朋友都喜欢，因此你可以通过复制来创建这个列表:

my_foods = ['pizza', 'falafel', 'carrot cake'] friend_foods = my_foods[:]
print("My favorite foods are:") 
print(my_foods)
print("\nMy friend's favorite foods are:") 
print(friend_foods)

我们首先创建了一个名为my_foods的食品列表，然后创建了一个名为friend_foods的新列表。我们在不指定任何索引的情况下从列表my_foods中提取一个切片，从而创建了这个列表的副本，再将该副本存储到变量friend_foods中。打印每个列表后，我们发现它们包含的食品相同:

My favorite foods are:
['pizza', 'falafel', 'carrot cake']
My friend's favorite foods are: 
['pizza', 'falafel', 'carrot cake']

为了核实我们确实有两个列表，下面在每个列表中都添加一种食品，并核实每个列表都记录了相应人员喜欢的食品:

my_foods = ['pizza', 'falafel', 'carrot cake'] 5
friend_foods = my_foods[:]
my_foods.append('cannoli')
friend_foods.append('ice cream') 
print("My favorite foods are:")
print(my_foods)
print("\nMy friend's favorite foods are:") 
print(friend_foods)

与前一个示例一样，我们首先将my_foods的元素复制到新列表friend_foods中。接下来，在每个列表中都添加一种食品:在列表my_foods中添加cannoli，而在friend_foods中添加ice cream。最后，打印这两个列表，核实这两种食品包含在正确的列表中。

My favorite foods are:
['pizza', 'falafel', 'carrot cake', 'cannoli']
My friend's favorite foods are:
['pizza', 'falafel', 'carrot cake', 'ice cream']

上面的输出表明，cannoli包含在你喜欢的食品列表中，而ice cream没有。ice cream包含在你朋友喜欢的食品列表中，而cannoli没有。倘若我们只是简单地将my_foods赋给friend_foods，就不能得到两个列表。例如，下例演示了在不使用切片的情况下复制列表的情况:

my_foods = ['pizza', 'falafel', 'carrot cake']
#这行不通 
friend_foods = my_foods
my_foods.append('cannoli') 
friend_foods.append('ice cream')
print("My favorite foods are:") 
print(my_foods)
print("\nMy friend's favorite foods are:") 
print(friend_foods)

这里将my_foods赋给friend_foods，而不是将my_foods的副本存储到friend_foods。这种语法实际上是让Python将新变量friend_foods关联到包含在my_foods中的列表，因此这两个变量都指向同一个列表。鉴于此，当我们将cannoli添加到my_foods中时，它也将出现在friend_food中；同样，虽然ice cream好像只被加入到了friend_foods中，但它也将出现在这两个列表中。
输出表明，两个列表是相同的，这并非我们想要的结果:

My favorite foods are:
['pizza', 'falafel', 'carrot cake', 'cannoli', 'ice cream']
My friend's favorite foods are:
['pizza', 'falafel', 'carrot cake', 'cannoli', 'ice cream']

8-1 动物:想出至少三种有共同特征的动物，将这些动物的名称存储在一个列表中，再使用for循环将每种动物的名称都打印出来。
修改这个程序，使其针对每种动物都打印一个句子，如"A dog would make a great pet"。在程序末尾添加一行代码，指出这些动物的共同之处，如打印诸如"Any of these animals would make a great pet!"这样的句子。
8-2 数到 20:使用一个 for 循环打印数字 1~20(含)。
8-3 计算 1~ 1000000 的总和:创建一个列表，其中包含数字1~1000000，再使用min()和max()核实该列表确实是从1开始，到1000000 结束的。另外，对这个列表调用函数sum()，体会一下Python将一百万个数字相加需要多长时间。
8-4 3的倍数:创建一个列表，其中包含 3~30 内能被3整除的数字;再使用一个for循环将这个列表中的数字都打印出来。
8-5 切片:修改8-1的代码，在末尾添加几行代码，以完成如下任务。 打印消息"The first three items in the list are:"，再使用切片来打印列表的前三个元素。打印消息"Three items from the middle of the list are:"，再使用切片来打印列表中间的三个元素。打印消息"The last three items in the list are:"，再使用切片来打印列表末尾的三个元素。

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