第3章 列表简介
在本章和下一章中，你将学习列表是什么以及如何使用列表元素。列表让你能 够在一个地方存储成组的信息，其中可以只包含几个元素，也可以包含数百万个 元素。列表是新手可直接使用的最强大的Python功能之一，它融合了众多重要的 编程概念。
3.1 列表是什么
列表由一系列按特定顺序排列的元素组成。你可以创建包含字母表中所有字 母、数字0～9或所有家庭成员姓名的列表；也可以将任何东西加入列表中，其中 的元素之间可以没有任何关系。列表通常包含多个元素，因此给列表指定一个表 示复数的名称（如letters、digits或names）是个不错的主意。
在Python中，用方括号（[]）表示列表，并用逗号分隔其中的元素。
下面是 一个简单的列表示例，其中包含几个课程
# curriculums.py
curriculums = ['python与科学计算', 'R与数理统计', 'Linux操作系统应用']
print(curriculums)
输出结果：['python与科学计算', 'R与数理统计', 'Linux操作系统应用']
鉴于这不是你要让用户看到的输出，下面来学习如何访问列表元素。
3.1.1 访问列表元素
列表是有序集合，因此要访问列表的任意元素，只需将该元素的位置（索 引）告诉Python即可。要访问列表元素，可指出列表的名称，再指出元素的索 引，并将后者放在方括号内。
例如，下面的代码从列表bicycles中提取第一款自行车：
curriculums = ['python与科学计算', 'R与数理统计', 'Linux操作系统应用']
print(curriculums[0])
输出结果：Python与科学计算
3.1.2 索引从0而不是1开始
在Python中，第一个列表元素的索引为0，而不是1。多数编程语言是如此规 定的，这与列表操作的底层实现相关。如果结果出乎意料，请看看你是否犯了简 单的差一错误。
第二个列表元素的索引为1。根据这种简单的计数方式，要访问列表的任何元 素，都可将其位置减1，并将结果作为索引。例如，要访问第四个列表元素，可使 用索引3。
下面的代码访问索引1和索引3处的课程：
curriculums = ['python与科学计算', 'R与数理统计', 'Linux操作系统应用', '软件工程']
print(curriculums[1])
print(curriculums[3])
输出结果：
R与数理统计
软件工程
逆序索引
Python为访问最后一个列表元素提供了一种特殊语法。通过将索引指定 为-1，可让Python返回最后一个列表元素：
curriculums = ['python与科学计算', 'R与数理统计', 'Linux操作系统应用', '软件工程']
print(curriculums[-1])
print(curriculums[-4])
输出结果：软件工程
python与科学计算
3.1.3 使用列表中的各个值
你可以像使用其他变量一样使用列表中的各个值。例如，可以使用f字符串根据列表中的值来创建消息。
下面尝试从列表中提取第一款自行车，并使用这个值创建一条消息：
curriculums = ['python与科学计算', 'R与数理统计', 'Linux操作系统应用', '软件工程']
print(f'''
我选修的课程是{curriculums[0]}''')
print(f'\n我选修的课程是{curriculums[0]}')
输出结果：我选修的课程是python与科学计算
我选修的课程是python与科学计算
动手试一试
请尝试编写一些简短的程序来完成下面的练习，以获得一些使用Python列表 的第一手经验。你可能需要为每章创建一个文件夹，以整洁有序的方式存储为完 成各章的练习而编写的程序。
练习3-1：姓名
将一些朋友的姓名存储在一个列表中，并将其命名为 names。依次访问该列表中的每个元素，从而将每个朋友的姓名打印出来。
names = ['李乐', '徐帆', '张三', '莉丝']
print(names[0])
print(names[1])
print(names[2])
print(names[-1])
输出结果：李乐
徐帆
张三
莉丝
练习3-2：问候语
继续使用练习3-1中的列表，但不打印每个朋友的姓名， 而为每人打印一条消息。每条消息都包含相同的问候语，但抬头为相应朋友的姓名。
print('你好,' + names[0] + '!')
print(f'你好,{names[1]}!')
输出结果：你好,李乐!
你好,徐帆!
练习3-3：自己的列表
想想你喜欢的通勤方式，如骑摩托车或开汽车，并创 建一个包含多种通勤方式的列表。根据该列表打印一系列有关这些通勤方式的宣 言，下面是一个例子。
I would like to own a Honda motorcycle.
jiaotongs = ['地铁', '公交', '开车']
print(f'我习惯坐{jiaotongs[0]}去上班!')
输出结果：我习惯坐地铁去上班!
3.2 修改、添加和删除元素
你创建的大多数列表将是动态的，这意味着列表创建后，将随着程序的运行 增删元素。例如，你创建一个游戏，要求玩家射杀从天而降的外星人。为此，可 在开始时将一些外星人存储在列表中，然后每当有外星人被射杀时，都将其从列 表中删除，而每次有新的外星人出现在屏幕上时，都将其添加到列表中。在整个 游戏运行期间，外星人列表的长度将不断变化。
3.2.1 修改列表元素
修改列表元素的语法与访问列表元素的语法类似。要修改列表元素，可指定 列表名和要修改的元素的索引，再指定该元素的新值。
例如，假设有一个摩托车列表，其中的第一个元素为’honda’，如何修改它 的值呢？
motorcycles = ['本田', '雅马哈', '铃木']
print(motorcycles)
motorcycles[0] = '杜卡迪'
print(motorcycles)
输出结果：['本田', '雅马哈', '铃木']
['杜卡迪', '雅马哈', '铃木']
3.2.2 在列表中添加元素
你可能出于众多原因要在列表中添加新元素。例如，你可能希望游戏中出现 新的外星人、添加可视化数据或给网站添加新注册的用户。Python提供了多种在 既有列表中添加新数据的方式。
在列表末尾添加元素(append)
在列表中添加新元素时，最简单的方式是将元素附加（append）到列表。给 列表附加元素时，它将添加到列表末尾。继续使用前一个示例中的列表，在其末 尾添加新元素’杜卡迪’：
motorcycles = ['本田', '雅马哈', '铃木']
print(motorcycles)
motorcycles.append('杜卡迪')
print(motorcycles)
输出结果：['本田', '雅马哈', '铃木']
['本田', '雅马哈', '铃木', '杜卡迪']
在列表中插入元素(insert)
使用方法insert()可在列表的任何位置添加新元素。为此，你需要指定新元 素的索引和值。
motorcycles = ['本田', '雅马哈', '铃木']
print(motorcycles)
motorcycles.insert(1, '杜卡迪1')
print(motorcycles)
motorcycles.insert(-2, '杜卡迪2')
print(motorcycles)
输出结果：['本田', '雅马哈', '铃木']
['本田', '杜卡迪1', '雅马哈', '铃木']
['本田', '杜卡迪1', '杜卡迪2', '雅马哈', '铃木']
列表新增一个列表extend
使用extend可以在列表最后新增一个列表。
motorcycles0 = ['本田', '雅马哈', '铃木']
motorcycles1 = ['本田', '雅马哈', '铃木']
print(motorcycles0)
motorcycles0.extend(['杜卡迪', '力帆'])
motorcycles1.append(['杜卡迪', '力帆'])
print(motorcycles0)
print(motorcycles1)
输出结果：['本田', '雅马哈', '铃木']
['本田', '雅马哈', '铃木', '杜卡迪', '力帆']
['本田', '雅马哈', '铃木', ['杜卡迪', '力帆']]
3.2.3 从列表中删除元素
你经常需要从列表中删除一个或多个元素。例如，玩家将空中的一个外星人射杀后，你很可能要将其从存活的外星人列表中删除；当用户在你创建的Web应用中注销账户时，你就需要将该用户从活动用户列表中删除。你可以根据位置或 值来删除列表中的元素。
使用del语句删除元素
如果知道要删除的元素在列表中的位置，可使用del语句。
motorcycles = ['本田', '雅马哈', '铃木']
print(motorcycles)
del motorcycles[0]
print(motorcycles)
输出结果：['本田', '雅马哈', '铃木']
['雅马哈', '铃木']
使用方法pop()删除元素
有时候，你要将元素从列表中删除，并接着使用它的值。例如，你可能需要 获取刚被射杀的外星人的 坐标和 坐标，以便在相应的位置显示爆炸效果；在 Web应用程序中，你可能要将用户从活跃成员列表中删除，并将其加入到非活跃 成员列表中。
方法pop()删除列表末尾的元素，并让你能够接着使用它。术语弹出（pop） 源自这样的类比：列表就像一个栈，而删除列表末尾的元素相当于弹出栈顶元素。
# motorcycles = ['本田', '雅马哈', '铃木']
# print(motorcycles)
# popped_motorcycle = motorcycles.pop()
# print(motorcycles)
# print(popped_motorcycle)
motorcycles = ['本田', '雅马哈', '铃木']
print(motorcycles)
motorcycles.pop()
print(motorcycles)
输出结果：['本田', '雅马哈', '铃木']
['本田', '雅马哈']
方法pop()有什么用处呢？假设列表中的摩托车是按购买时间存储的，就可 使用方法pop()打印一条消息，指出最后购买的是哪款摩托车：
motorcycles = ['本田', '雅马哈', '铃木']
last_owned = motorcycles.pop()
print(f'我最后拥有的摩托车是{last_owned}')
输出结果：我最后拥有的摩托车是铃木
弹出列表中任何位置处的元素
实际上，可以使用pop()来删除列表中任意位置的元素，只需在圆括号中指 定要删除元素的索引即可。
motorcycles = ['honda本田', 'yamaha雅马哈', 'suzuki铃木']
first_owned = motorcycles.pop(0)
print(motorcycles)
print(f'我拥有的第一辆摩托车是{first_owned.title()}')
输出结果：['yamaha雅马哈', 'suzuki铃木']
我拥有的第一辆摩托车是Honda本田
别忘了，每当你使用pop()时，被弹出的元素就不再在列表中了。
如果你不确定该使用del语句还是pop()方法，下面是一个简单的判断标准：
如果你要从列表中删除一个元素，且不再以任何方式使用它，就使用del语句；如 果你要在删除元素后还能继续使用它，就使用方法pop()。
根据值删除元素remove
有时候，你不知道要从列表中删除的值所处的位置。如果只知道要删除的元 素的值，可使用方法remove()。
motorcycles = ['honda本田', 'yamaha雅马哈', 'suzuki铃木']
motorcycles.remove('honda本田')
print(motorcycles)
输出结果：使用remove()从列表中删除元素时，也可接着使用它的值。
下面删除 值'杜卡迪'并打印一条消息，指出要将其从列表中删除的原因
motorcycles = ['本田', '雅马哈', '铃木', '杜卡迪']
print(motorcycles)
too_expensive = '杜卡迪'
motorcycles.remove(too_expensive)
print(motorcycles)
print(f"\n{too_expensive.title()} 太奢侈了！")
输出结果：['本田', '雅马哈', '铃木', '杜卡迪']
['本田', '雅马哈', '铃木']
杜卡迪 太奢侈了！
注意
方法remove()只删除第一个指定的值。如果要删除的值可能在列表中 出现多次，就需要使用循环来确保将每个值都删除。这将在第7章中介绍。
motorcycles = ['本田', '雅马哈', '杜卡迪', '铃木', '杜卡迪', '杜卡迪', ]
too_expensive = '杜卡迪'
motorcycles.remove(too_expensive)
print(motorcycles)
motorcycles.remove(too_expensive)
print(motorcycles)
motorcycles.remove(too_expensive)
print(motorcycles)
输出结果：['本田', '雅马哈', '铃木', '杜卡迪', '杜卡迪']
['本田', '雅马哈', '铃木', '杜卡迪']
['本田', '雅马哈', '铃木']
动手试一试
下面的练习比第2章的练习要复杂些，但让你有机会以前面介绍过的各种方式 使用列表。
练习3-4: 嘉宾名单
如果你可以邀请任何人一起共进晚餐（无论是在世的还 是故去的），你会邀请哪些人？请创建一个列表，其中包含至少三个你想邀请的 人，然后使用这个列表打印消息，邀请这些人来与你共进晚餐。
poeples = ['张三', '里斯', '王五']
print('诚挚邀请以下同学参加今晚的会餐:')
print(f'\t {poeples[0]}')
print(f'\t {poeples[1]}')
print(f'\t {poeples[2]}')
输出结果：诚挚邀请以下同学参加今晚的会餐:
张三
里斯
王五
练习3-5: 修改嘉宾名单
你刚得知有位嘉宾无法赴约，因此需要另外邀请一位嘉宾。 以完成练习3-4时编写的程序为基础，在程序末尾添加一条print语句，指出哪位 嘉宾无法赴约。 修改嘉宾名单，将无法赴约的嘉宾的姓名替换为新邀请的嘉宾的姓名。 再次打印一系列消息，向名单中的每位嘉宾发出邀请。
print(f"{poeples[0]}无法参加")
poeples[0] = '赵六'
print(f'诚挚邀请{poeples[0]}同学参加今晚的会餐!')
输出结果：
张三无法参加
诚挚邀请赵六同学参加今晚的会餐!
练习3-6: 添加嘉宾
你刚找到了一个更大的餐桌，可容纳更多的嘉宾。请想 想你还想邀请哪三位嘉宾。
以完成练习3-4或练习3-5时编写的程序为基础，在程序末尾添加一条print语 句，指出你找到了一个更大的餐桌。
使用insert()将一位新嘉宾添加到名单开头。
使用insert()将另一位新嘉宾添加到名单中间。
使用append()将最后一位新嘉宾添加到名单末尾。
打印一系列消息，向名单中的每位嘉宾发出邀请。
poeples = ['张三', '里斯', '王五']
poeples.insert(0, '雄大')
poeples.insert(3, '雄二')
poeples.append("黄七")
print('诚挚邀请以下同学参加今晚的会餐:')
print(f'\t {poeples[0]}')
print(f'\t {poeples[1]}')
print(f'\t {poeples[2]}')
print(f'\t {poeples[3]}')
print(f'\t {poeples[4]}')
print(f'\t {poeples[5]}')
输出结果：诚挚邀请以下同学参加今晚的会餐:
雄大
张三
里斯
雄二
王五
黄七
练习3-7: 缩减名单
你刚得知新购买的餐桌无法及时送达，因此只能邀请两 位嘉宾。
以完成练习3-6时编写的程序为基础，在程序末尾添加一行代码，打印一条你只能 邀请两位嘉宾共进晚餐的消息。
使用pop()不断地删除名单中的嘉宾，直到只有两位嘉宾为止。每次从名单中弹 出一位嘉宾时，都打印一条消息，让该嘉宾知悉你很抱歉，无法邀请他来共进晚 餐。
对于余下两位嘉宾中的每一位，都打印一条消息，指出他依然在受邀人之列。
使用del将最后两位嘉宾从名单中删除，让名单变成空的。打印该名单，核实程序 结束时名单确实是空的。
one = poeples.pop(0)
print(f"{one}无法参加今晚会餐!")
del poeples[-1]
print(poeples)
poeples.remove('雄二')
print(poeples)
输出结果：雄大无法参加今晚会餐!
['张三', '里斯', '雄二', '王五']
['张三', '里斯', '王五']
3.3 组织列表
在你创建的列表中，元素的排列顺序常常是无法预测的，因为你并非总能控 制用户提供数据的顺序。这虽然在大多数情况下是不可避免的，但你经常需要以 特定的顺序呈现信息。有时候，你希望保留列表元素最初的排列顺序，而有时候 又需要调整排列顺序。Python提供了很多组织列表的方式，可根据具体情况选 用。
3.3.1使用方法sort()对列表永久排序
Python方法sort()让你能够较为轻松地对列表进行排序。假设你有一个汽车 列表，并要让其中的汽车按字母顺序排列。为简化这项任务，假设该列表中的所 有值都是小写的。
cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
cars.sort()
print(cars)
输出结果：
['audi', 'bmw', 'subaru', 'toyota']
3.3.2 使用函数sorted()对列表临时排序
要保留列表元素原来的排列顺序，同时以特定的顺序呈现它们，可使用函数 sorted()。函数sorted()让你能够按特定顺序显示列表元素，同时不影响它们 在列表中的原始排列顺序。
下面尝试来对汽车列表调用这个函数。
cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
print('原始列表：')
print(cars)
print('排序后列表：')
print(sorted(cars, reverse=True))
print('原始列表：')
print(cars)
输出结果：原始列表：
['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
排序后列表：
['toyota', 'subaru', 'bmw', 'audi']
原始列表：
['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
注意，调用函数sorted()后，列表元素的排列顺序并没有变（如果要按与字母顺序相反的顺序显示列表，也可向函数sorted()传递参数 reverse=True。
注意 在并非所有的值都是小写时，按字母顺序排列列表要复杂些。决定排 列顺序时，有多种解读大写字母的方式，要指定准确的排列顺序，可能比我们这 里所做的要复杂。然而，大多数排序方式是以本节介绍的知识为基础的。
3.3.3 倒着打印列表
要反转列表元素的排列顺序，可使用方法reverse()。假设汽车列表是按购 买时间排列的，可轻松地按相反的顺序排列其中的汽车：
cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
print(cars)
cars.reverse()
print(cars)
输出结果：['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
['subaru', 'toyota', 'audi', 'bmw']
注意，reverse()不是按与字母顺序相反的顺序排列列表元素，而只是反转 列表元素的排列顺序： [‘bmw’, ‘audi’, ‘toyota’, ‘subaru’]
[‘subaru’, ‘toyota’, ‘audi’, ‘bmw’]
方法reverse()永久性地修改列表元素的排列顺序，但可随时恢复到原来的 排列顺序，只需对列表再次调用reverse()即可。
3.3.4 确定列表的长度
使用函数len()可快速获悉列表的长度。在下面的示例中，列表包含四个元 素，因此其长度为4：
cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
print(len(cars))
mycars = []
print(len(mycars))
mycars2 = list()
print(len(mycars))
输出结果：4
0
0
需要完成如下任务时，len()很有用：明确还有多少个外星人未被射杀，确 定需要管理多少项可视化数据，计算网站有多少注册用户，等等。
注意
Python计算列表元素数时从1开始，因此确定列表长度时，你应该不会 遇到差一错误。
动手试一试
练习3-8：放眼世界
想出至少5个你渴望去旅游的地方。
将这些地方存储在一个列表中，并确保其中的元素不是按字母顺序排列的。
按原始排列顺序打印该列表。不要考虑输出是否整洁的问题，只管打印原始 Python列表。
使用sorted()按字母顺序打印这个列表，同时不要修改它。
再次打印该列表，核实排列顺序未变。
使用sorted()按与字母顺序相反的顺序打印这个列表，同时不要修改它。
再次打印该列表，核实排列顺序未变。
使用reverse()修改列表元素的排列顺序。
打印该列表，核实排列顺序确实变 了。
使用reverse()再次修改列表元素的排列顺序。
打印该列表，核实已恢复到原来 的排列顺序。
使用sort()修改该列表，使其元素按字母顺序排列。
打印该列表，核实排列顺序 确实变了。
使用sort()修改该列表，使其元素按与字母顺序相反的顺序排列。
打印该列表， 核实排列顺序确实变了。
postions = ['大雁塔', '未央湖', '兴庆公园']
print(sorted(postions))
print(sorted(postions, reverse=True))
sorted_postions = sorted(postions)
sorted_postions.reverse()
print(sorted_postions)
postions.reverse()
print(postions)
postions.sort()
print(postions)
postions.sort(reverse=True)
print(postions)
输出结果：['兴庆公园', '大雁塔', '未央湖']
['未央湖', '大雁塔', '兴庆公园']
['未央湖', '大雁塔', '兴庆公园']
['兴庆公园', '未央湖', '大雁塔']
['兴庆公园', '大雁塔', '未央湖']
['未央湖', '大雁塔', '兴庆公园']
练习3-9：晚餐嘉宾
在完成练习3-4~练习3-7时编写的程序之一中，使用 len()打印一条消息，指出你邀请了多少位嘉宾来共进晚餐。
print(len(poeples))
输出结果：3
练习3-10：尝试使用各个函数
想想可存储到列表中的东西，如山川、河 流、国家、城市、语言或你喜欢的任何东西。编写一个程序，在其中创建一个包 含这些元素的列表，然后，对于本章介绍的每个函数，都至少使用一次来处理这 个列表。
3.4 使用列表时避免索引错误
刚开始使用列表时，经常会遇到一种错误。假设你有一个包含三个元素的列 表，却要求获取第四个元素：
motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
print(motorcycles[3])
输出结果：---------------------------------------------------------------------------
IndexError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-63-9811709cfb18> in <module>
1 motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
----> 2 print(motorcycles[3])
IndexError: list index out of range
Python试图向你提供位于索引3处的元素，但它搜索列表motorcycles时， 却发现索引3处没有元素。鉴于列表索引差一的特征，这种错误很常见。有些人从 1开始数，因此以为第三个元素的索引为3。然而在Python中，第三个元素的索引 为2，因为索引是从0开始的。
索引错误意味着Python在指定索引处找不到元素。程序发生索引错误时，请 尝试将指定的索引减1，然后再次运行程序，看看结果是否正确。
别忘了，每当需要访问最后一个列表元素时，都可使用索引-1。这在任何情 况下都行之有效，即便你最后一次访问列表后，其长度发生了变化：
motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
print(motorcycles[-1])
输出结果：suzuki
仅当列表为空时，这种访问最后一个元素的方式才会导致错误：
motorcycles = []
print(motorcycles[0])
print(motorcycles[-1])
输出结果：---------------------------------------------------------------------------
IndexError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-66-b15ced68789a> in <module>
1 motorcycles = []
----> 2 print(motorcycles[0])
3 print(motorcycles[-1])
IndexError: list index out of range
注意
发生索引错误却找不到解决办法时，请尝试将列表或其长度打印出 来。列表可能与你以为的截然不同，在程序对其进行了动态处理时尤其如此。通 过查看列表或其包含的元素数，可帮助你找出这种逻辑错误。
动手试一试
练习3-11：有意引发错误
如果你还没有在程序中遇到过索引错误，就尝试 引发一个这种错误。在你的一个程序中，修改其中的索引，以引发索引错误。关 闭程序前，务必消除这个错误。