[Python知识库]全面的Python切片操作解析：[i]，[s:]，[:e]，[s:e:p]，[s:e:p]，[1:-1:]，[: ::2]，[: 1::2]

切片(slice)简单来说就是更高级的索引操作，可以通过切片操作得到任意目标值，其切片对象的类型是与 Python 层面的slice相同的对象，即序列型对象，如array，list, string, tuple等，下面的介绍中将以array为例，通过一维和二维数组的来讲解，更高维的与二维类似，其他对象也与array类似。通过概念和代码实例的结合更容易理解

索引

在介绍切片内容之前，先来通过一张图了解序列对象的索引。

从图中可以看出包括正索引和负索引两部分，从左到右索引默认 0 开始，从右到左索引默认 -1 开始。

切片公式

切片操作基本表达式：

object[start_index : end_index : step

• start_index：表示起始索引（包含该索引本身）； 该参数省略时，表示从“端点”开始取值，至于是从“起点”还是从“终点”开始，则由step参数的正负决定，step为正从“起点”开始，为负从“终点”开始。
• end_index：表示终止索引（不包含该索引本身）；该参数省略时，表示一直取到数据”端点“，至于是到”起点“还是到”终点“，同样由step参数的正负决定，step为正时直到”终点“，为负时直到”起点“。
• step：表示步长值，正负数均可，但不能为0，当step省略时，默认为1。其绝对值大小决定了切取数据时的“步长”，而正负号决定了“切取方向”，正表示“从左往右”取值，负表示“从右往左”取值。

切片操作会将按照给定的索引和步长，截取序列中由连续的对象组成的片段，单个索引返回值可以视为只含有一个对象的连续片段。

实例讲解

一维数组

下面介绍中s表示开始索引，e表示结束索引，p表示步长，下标表示维度

import numpy as np

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

• 一个参数：X[i]
  最基础的也最常见的切片操作，即通过索引获取结果

print(X[0])

1

• 两个参数：X[s:e]
  使用起始索引和结束索引，也可以省略s或e，具体细节看上面公式讲解，取得连续的某些值（步长默认为1）

# 表示取最后一个元素
print(X[-1])     
print('**'*10)
# 取索引2-最后之间的元素（默认步长为1）
print(X[1:])     
print('**'*10)
# 取索引0-（-1；即倒数第一个索引）之间元素
print(X[:-1])  
print('**'*10)
# 取索引1-（-1；倒数第二个索引）之间的元素
print(X[1:-1])  

#结果
5
********************
[2, 3, 4, 5]
********************
[1, 2, 3, 4]
********************
[2, 3, 4]

• 三个参数；X[s:e:p]
  使用起始索引、结束索引和步长，取得想要得到的某些值，也可以省略s、e或p

# 以步长2取索引0-4之间元素
print(X[0:4:2])
print('**'*10)
# 以步长2取索引1-最后之间的元素
print(X[1::2])    
# 以步长-1区所有元素（即倒着取出所有元素）
print('**'*10)
print(X[::-1]) 

#结果
[1, 3]
********************
[2, 4]
********************
[5, 4, 3, 2, 1]

二维数组

$X[n_0,n_1]$是通过 numpy 库引用二维数组中某一段数据集的一种写法。同样，$X[n_0,n_1,n_2]$表示取三维数组，取N维数组则有N个参数，N-1个逗号分隔。以二维数组为例：(s表示开始索引，e表示结束索引，p表示步长，下标表示维度)

import numpy as np
X = np.array([[0,1,2,3],[10,11,12,13],[20,21,22,23],[30,31,32,33]])
# X 是一个二维数组，维度为 0 ，1
# 第 0 层 [] 表示第 0 维；第 1 层 [] 表示第 1 维；
print(X)
print('**'*10)

# 结果
[[ 0  1  2  3]
 [10 11 12 13]
 [20 21 22 23]
 [30 31 32 33]]
********************

• 取元素$X[n_0,n_1]$
  基本形式表示通过索引取数组的某个值，例如X[1,0]表示取第二行第一个元素

print(X[1,0])
print('**'*10)

10
********************

• $X[s_0:e_0,s_1:e_1]$
  这是最通用的切片操作，表示取第0维 的第$s_0$到$e_0$个元素，继续取 第1维 的第$s_1$到$e_1$个元素。如 X[1:3,1:3] 表示第0维第(1:3)个元素，然后取其第1维的第(1:3)个元素；

print(X[1:3,1:3])
print('**'*10)

[[11 12]
 [21 22]]
********************

参考配图

• $X[:e_0,s_1:]$
  特殊情况，即省略开始索引：X[:e_0,s_1:e_1]，省略结束索引：X[s_0:,s_1:e_1]，使用正负步长：X[:e_0,s_1:e_1]，取某一维全部元素X[:,s1:e1]等，事实上和Python 的 序列切片规则是一样的。

import numpy as np
X = np.array([[0,1,2,3],[10,11,12,13],[20,21,22,23],[30,31,32,33]])

# X[:n0,:n1] 表示第 0 维 取 第0 到 第n0 个元素 ，第 1 维取 第0 到 第n1 个元素
print(X[2:4,:4])
print('**'*10)
# X[:n0,:n1] 表示第 0 维 取 第0 到 第n0 个元素 ，第 1 维以步长2取 第0 到 第n1 个元素
print(X[:2,:2:2])
print('**'*10)
# X[:n0,:n1] 表示第 0 维 取 第0 到 第n0 个元素 ，第 1 维以步长-2取 第0 到 第n1 个元素
print(X[:2,:2:-2])
print('**'*10)
# X[:,:n1] 表示第 0 维 取 全部元素 ，第 1 维取 第0 到第n1 个元素
print(X[:,:2])
print('**'*10)
# X[:,0]) 表示第 0 维 取全部 元素 ，第 1 维以步长2取索引0-3之间的元素
print(X[:,0:3:2])

结果如下：

[[20 21 22 23]
 [30 31 32 33]]
********************
[[ 0]
 [10]]
********************
[[ 3]
 [13]]
********************
[[ 0  1]
 [10 11]
 [20 21]
 [30 31]]
********************
[[ 0  2]
 [10 12]
 [20 22]
 [30 32]]

参考配图

切片结果为[]的原因

1. 一种特殊的情况就是我们输入的索引超出了数据的索引，当start或end超出上文提到的有效索引范围?时，切片操作不会抛出异常，而是进行截断。
2. 如果start的索引大于end索引，Python还是不会抛出异常，而是直接返回空序列。
3. 当start_index表示的实际位置在end_index的左边时，而step为负数。
4. 当start_index表示的实际位置在end_index的右边时，而step为正数，上面第二种为此类的特殊情况，即步长默认为1。

# 索引超出数据索引
print(X[0:2,5::])
print('**'*10)
# start的索引大于end索引
print(X[3:2,2::])
print('**'*10)
# 当start_index表示的实际位置在end_index的左边时，step为负数
print(X[1:3:-1])
print('**'*10)
# 当start_index表示的实际位置在end_index的右边时，step为正数
print(X[3:1:1])

# 结果
[]
********************
[]
********************
[]
********************
[]

更高维度的数据，跟二维的是类似的，只是要输入正确的维度即可。

总结！！！

1. start_index表示切片起始位置、end_index结束位置、step表示步长（为正表示从左到右，为负表示从右到左），所以一定要注意start_index、end_index、step三者的关系，否则可能得到空的结果。
2. 当start_index或end_index省略时，取值的起始索引和终止索引由step的正负来决定，这种情况不会有取值方向矛盾（即不会返回空列表[]），但正和负取到的结果顺序是相反的，因为一个向左一个向右。
3. “取单个元素（不带“:”）”时，返回的是对象的某个元素，其类型由元素本身的类型决定，而与母对象无关，如上面的a[0]=0、a[-4]=6，元素0和6都是“数值型”，而母对象a却是“list”型；“取连续切片（带“:”）”时，返回结果的类型与母对象相同，哪怕切取的连续切片只包含一个元素，如上面的a[-1:]=[9]，返回的是一个只包含元素“9”的list，而非数值型“9”。

参考文章
彻底搞懂Python切片操作
Python中numpy数组切片