Python列表(List)详解

发布时间: 2025-03-24 12:27

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# Python列表(List)详解

本文将详细介绍Python中的列表(List)数据结构,包括列表的创建、访问、修改、常用操作以及最佳实践等内容。

## 列表基础

### 列表的创建

```python
# 空列表
empty_list = []
empty_list2 = list()

# 包含元素的列表
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
fruits = ["apple", "banana", "orange"]

# 混合类型列表
mixed = [1, "hello", 3.14, True]

# 使用range()创建列表
range_list = list(range(5))  # [0, 1, 2, 3, 4]

# 列表推导式
squares = [x**2 for x in range(5)]  # [0, 1, 4, 9, 16]
```

### 列表索引和切片

```python
# 列表索引（从0开始）
fruits = ["apple", "banana", "orange", "grape", "kiwi"]
print(fruits[0])       # 第一个元素：apple
print(fruits[-1])      # 最后一个元素：kiwi

# 列表切片 [start:end:step]
print(fruits[1:3])     # ['banana', 'orange']
print(fruits[::2])     # ['apple', 'orange', 'kiwi']
print(fruits[::-1])    # 反转列表
```

## 列表操作

### 添加元素

```python
# append()：在列表末尾添加元素
fruits = ["apple", "banana"]
fruits.append("orange")
print(fruits)  # ['apple', 'banana', 'orange']

# insert()：在指定位置插入元素
fruits.insert(1, "grape")
print(fruits)  # ['apple', 'grape', 'banana', 'orange']

# extend()：合并两个列表
more_fruits = ["kiwi", "mango"]
fruits.extend(more_fruits)
print(fruits)  # ['apple', 'grape', 'banana', 'orange', 'kiwi', 'mango']
```

### 删除元素

```python
# remove()：删除指定元素
fruits = ["apple", "banana", "orange", "banana"]
fruits.remove("banana")  # 只删除第一个匹配项
print(fruits)  # ['apple', 'orange', 'banana']

# pop()：删除并返回指定位置的元素
removed = fruits.pop(1)  # 删除索引1的元素
print(removed)  # orange
print(fruits)   # ['apple', 'banana']

# del语句：删除指定位置的元素
fruits = ["apple", "banana", "orange", "grape"]
del fruits[1]
print(fruits)  # ['apple', 'orange', 'grape']

# clear()：清空列表
fruits.clear()
print(fruits)  # []
```

### 修改元素

```python
# 通过索引修改
fruits = ["apple", "banana", "orange"]
fruits[1] = "grape"
print(fruits)  # ['apple', 'grape', 'orange']

# 通过切片修改
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
numbers[1:4] = [20, 30, 40]
print(numbers)  # [1, 20, 30, 40, 5]
```

## 列表方法

### 查找和计数

```python
# index()：查找元素的索引
fruits = ["apple", "banana", "orange", "banana"]
print(fruits.index("banana"))  # 1（第一个匹配项的索引）

# count()：计算元素出现的次数
print(fruits.count("banana"))  # 2

# in运算符：检查元素是否存在
print("apple" in fruits)  # True
print("kiwi" in fruits)   # False
```

### 排序和反转

```python
# sort()：对列表进行排序
numbers = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5]
numbers.sort()
print(numbers)  # [1, 1, 2, 3, 3, 4, 5, 5, 5, 6, 9]

# sort()带key参数
fruits = ["banana", "apple", "orange", "kiwi"]
fruits.sort(key=len)  # 按长度排序
print(fruits)  # ['kiwi', 'apple', 'banana', 'orange']

# reverse()：反转列表
fruits.reverse()
print(fruits)  # ['orange', 'banana', 'apple', 'kiwi']

# sorted()：创建新的排序列表
original = [3, 1, 4, 1, 5]
sorted_list = sorted(original)
print(original)     # [3, 1, 4, 1, 5]（原列表不变）
print(sorted_list)  # [1, 1, 3, 4, 5]（新列表已排序）
```

## 列表推导式

```python
# 基本列表推导式
squares = [x**2 for x in range(5)]
print(squares)  # [0, 1, 4, 9, 16]

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

# 嵌套列表推导式
matrix = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]
flattened = [num for row in matrix for num in row]
print(flattened)  # [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
```

## 实际应用示例

### 1. 待办事项列表

```python
def todo_list():
    tasks = []
    
    while True:
        print("\n待办事项管理")
        print("1. 添加任务")
        print("2. 查看任务")
        print("3. 完成任务")
        print("4. 退出")
        
        choice = input("请选择操作(1-4): ")
        
        if choice == "1":
            task = input("输入新任务: ")
            tasks.append(task)
            print("任务已添加！")
            
        elif choice == "2":
            if tasks:
                print("\n当前任务:")
                for i, task in enumerate(tasks, 1):
                    print(f"{i}. {task}")
            else:
                print("暂无任务")
                
        elif choice == "3":
            if tasks:
                print("\n当前任务:")
                for i, task in enumerate(tasks, 1):
                    print(f"{i}. {task}")
                try:
                    index = int(input("输入要完成的任务编号: ")) - 1
                    if 0 <= index < len(tasks):
                        completed = tasks.pop(index)
                        print(f"任务 '{completed}' 已完成！")
                    else:
                        print("无效的任务编号！")
                except ValueError:
                    print("请输入有效的数字！")
            else:
                print("暂无任务")
                
        elif choice == "4":
            print("感谢使用！再见！")
            break
            
        else:
            print("无效的选择，请重试！")
```

### 2. 成绩统计

```python
def grade_statistics():
    grades = []
    
    # 输入成绩
    while True:
        grade = input("输入成绩（或按Enter结束）: ")
        if not grade:
            break
        try:
            grade = float(grade)
            if 0 <= grade <= 100:
                grades.append(grade)
            else:
                print("成绩必须在0-100之间！")
        except ValueError:
            print("请输入有效的数字！")
    
    if not grades:
        print("没有输入成绩！")
        return
    
    # 计算统计数据
    average = sum(grades) / len(grades)
    highest = max(grades)
    lowest = min(grades)
    
    # 计算成绩分布
    distribution = {
        "A(90-100)": len([g for g in grades if g >= 90]),
        "B(80-89)": len([g for g in grades if 80 <= g < 90]),
        "C(70-79)": len([g for g in grades if 70 <= g < 80]),
        "D(60-69)": len([g for g in grades if 60 <= g < 70]),
        "F(0-59)": len([g for g in grades if g < 60])
    }
    
    # 输出统计结果
    print(f"\n成绩统计:")
    print(f"平均分: {average:.2f}")
    print(f"最高分: {highest}")
    print(f"最低分: {lowest}")
    print("\n成绩分布:")
    for grade, count in distribution.items():
        print(f"{grade}: {count}人")
```

## 最佳实践

1. **选择合适的方法**
   ```python
   # 添加元素
   # 好的写法
   fruits.append("apple")     # 添加单个元素
   fruits.extend(more_fruits) # 添加多个元素
   
   # 避免的写法
   fruits += ["apple"]        # 性能较差
   ```

2. **使用列表推导式**
   ```python
   # 好的写法
   squares = [x**2 for x in range(10)]
   
   # 避免的写法
   squares = []
   for x in range(10):
       squares.append(x**2)
   ```

3. **合理使用切片**
   ```python
   # 好的写法
   first_three = fruits[:3]    # 获取前三个元素
   last_three = fruits[-3:]    # 获取后三个元素
   
   # 避免的写法
   first_three = fruits[0:3]   # 不必要的0
   ```

4. **列表复制**
   ```python
   # 好的写法
   new_list = old_list.copy()  # 或 list(old_list)
   
   # 避免的写法
   new_list = old_list        # 这只是引用
   ```

5. **使用enumerate**
   ```python
   # 好的写法
   for i, item in enumerate(fruits):
       print(f"{i}: {item}")
   
   # 避免的写法
   for i in range(len(fruits)):
       print(f"{i}: {fruits[i]}")
   ```

通过本文的学习，你应该已经掌握了Python列表的基本用法和进阶技巧。列表是Python中最常用的数据结构之一，灵活运用这些操作可以帮助你更高效地处理数据。继续练习这些概念，你会逐渐熟练掌握它们在实际编程中的应用！

元素码农