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新睿云python教程—列表概念、创建、添加元素

作者/来源：新睿云小编发布时间：2020-01-06

Python列表属于比较特殊的数据，本次我们探讨列表的概念以及如何对列表进行排序。

一、Python列表概念

Python list(列表)，是Python中最常用的一种数据结构，它是一组用方括号括起来、逗号分隔的数据。列表的元素可以是任何类型的，但使用时通常各个元素的类型是相同的。

1.列表概念

Python list(列表)，是Python中最常用的一种数据结构，它是一组用方括号括起来、逗号分隔的数据。列表的元素可以是任何类型的，但使用时通常各个元素的类型是相同的。下面的列表有5个元素，元素类型分别是字符串、整数、

2.浮点数和列表：

In [15]: list_a = ['a', 'b', 3, 8.9, [1,2]]

In [16]: list_a

Out[16]: ['a', 'b', 3, 8.9, [1, 2]]

3.list(列表)的索引(index)

列表就像一个叫号排队的队伍，从头到尾每个元素都有一个递增的号码，这个号码就是对应元素的“索引”（index）。与我们生活中不同的是，列表的第一元素的索引是0。

In [22]: list_a[0]

Out[22]: 'a'

In [23]: list_a[1]

Out[23]: 'b'

In [24]: list_a[3]

Out[24]: 8.9

列表这个队伍也可以从队尾往前叫号，也就是倒序叫号，这时候索引都是负的（负索引），队尾元素的索引s是-1，倒数第二个是-2，依次向前递减。

In [25]: list_a[-1]

Out[25]: [1, 2]

In [26]: list_a[-2]

Out[26]: 8.9

Python列表的索引可以是正索引（从头到尾），也可以是负索引（从尾到头），总结为下面的关系：

列表: ['a', 'b', 'c', 'd', 'e']

| | | | |

正索引: 0 1 2 3 4

负索引: -5 -4 -3 -2 -1

通过索引我们可以访问到某个元素，那么我们就可以修改这个元素。没错，列表里面的元素是可以被修改的，相当于你先替别人排了个队，他来了就把你替换了。

In [31]: list_b = ['a', 'b', 'c']

In [32]: list_b[1] = 2

In [33]: list_b

Out[33]: ['a', 2, 'c']

4.list(列表)的切片(slicing)

通过索引，我们可以访问list(列表)的单个元素。但有时候我们要取列表的一个片段，这就是“切片”操作。切片返回的是一个列表，可以理解为“子列表”。

切片是通过索引来实现的，比如： list_a[1:3]，这里索引变成两个用冒号:分隔，分别是切片的开始索引和结束索引，[1:3]代表的是一个左开右闭区间，即包含左边索引的元素，到右边索引为止但不包括该元素。那么list_a[1:3]得到的是['b', 3]:

In [27]: list_a[1:3]

Out[27]: ['b', 3]

In [28]: list_a[:3]

Out[28]: ['a', 'b', 3]

In [29]: list_a[1:]

Out[29]: ['b', 3, 8.9, [1, 2]]

In [30]: list_a[:]

Out[30]: ['a', 'b', 3, 8.9, [1, 2]]

上面例子中，切片范围的起止索引可以是缺失的，左边缺失就是从头（0）开始，右边缺失就是后面的全部。

二、Python 列表List常见操作和错误总结

1.一维列表创建常见的方法有：

# 从控制台读取输入内容

s = input('Enter the numbers separated by spaces:')

# 用split()函数提取字符串s中被空格分隔的条目并返回列表中的条目

items = s.split()

# 遍历items，然后将每个条目转换成数字创建列表

lst = [eval(x) for x in items]

当然，可以进一步简化成下面这样：

items = input('Enter the numbers separated by spaces:').split()

lst = [eval(x) for x in items]

其中第二句，在列表里用到了列表解析式，这是非常Pythonic的写法，酷炫！

2.二维列表的输入和创建

二维列表复杂一些，可以以矩阵来辅助理解二维列表。像点的坐标这类的数据，有x和y坐标，最适合用二维列表。它的创建和输出可以通过下面的方式。

def main():

matrix = []

# 给定矩阵的行和列

numberOfRow = eval(input('Enter the row of the matrix:'))

numberOfColumn = eval(input('Enter the column of the matrix:'))

for row in range(numberOfRow):

# 先将空行添加到二维列表中

matrix.append([])

for column in range(numberOfColumn):

value = eval(input('Enter an element and press enter:'))

# 再将每个值填充到每行的相应的每一列中

matrix[row].append(value)

# 直接迭代列表，访问其元素并输出

for row in matrix:

for value in row:

print(value, end = ' ')

print()

print('-----------------------')

# 还可以迭代列表的下标，再通过下标输出对应的元素

for row in range(len(matrix)):

for column in range(len(matrix[row])):

print(matrix[row][column], end = ' ')

print()

#print(matrix)

main()

3.从控制台读取一行数据创建二维列表

这是在做矩阵加法和矩阵乘法习题时学到的。创建矩阵的过程非常巧妙。其代码如下：

def getMatrix():

s = input('Enteh the numbers separated by space:')

items = s.split()

matrix = []

for i in range(3):

lst = [eval(items[j]) for j in range(i * 3, i * 3 +3)]

matrix.append(lst)

return matrix

前边4行很简单，就是从控制台读取一行数字，然后分割提取条目到items里面。然后创建一个空列表matrix。关键在于后面的for循环。这个循环将items列表里的数据循环添加到matrix中，创建一个二维列表。它是如何做到的呢？习题明确说明这是3*3矩阵，所以matrix有9个元素。从控制台读取9个元素，如何将它们分配到3行3列的列表中呢？

思路是，首先我们创建一个列表lst，然后每循环一次，将这个列表lst添加到矩阵matrix中，这样就是一个二维列表了。只是每一行列表中没有元素。

lst = []

matrix.append(lst)

然后，将读取的数据添加到每一行列表中。3*3矩阵，每一行应该是3个数字。所以列表lst中每个元素都是items的元素 eval(items[j])。由于items中第0、3、6个元素是矩阵matrix的第一列，所以对于每一行来说，循环起始的位置应该是：i * 3 ，然后终止于 i * 3 + 3。列表解析式如下：

eval(items[j]) for j in range(i * 3, i * 3 +3)

这样就完成了整个读取、赋值、创建列表工作。非常的巧妙。

4.接着3来讲这个矩阵的乘法

我做了这个习题，但是遇到了一个问题。就是我矩阵A乘以矩阵B，得到矩阵C，我用不同的方法初始化了矩阵C，运行结果却一个正确一个错误。然而debug显示矩阵C的初始化结果是一样的，这就奇了怪了。完整代码如下：

# 矩阵的乘法

# 读取一行输入，转换成矩阵

def getMatrix():

s = input('Enteh the numbers separated by space:')

items = s.split()

matrix = []

for i in range(3):

lst = [eval(items[j]) for j in range(i * 3, i * 3 +3)]

matrix.append(lst)

return matrix

# 矩阵相乘

def matrixMultiply(m1, m2):

# 定义乘法后的结果矩阵

result = []

##########################################################

# 由于以后要访问其中元素，所以先初始化m*n 矩阵乘以n*p矩阵是m*p矩阵，

# 所以result的行是m1的行result的列是m2的列

# 先初始化每行元素，再将该行添加到result中

##########################################################

lst = [0] * len(m2[0])

for i in range(len(m1)):

# result.append(lst)

#这句得到的result初值结果和下面这句是一样的

# 可是最终的计算结果为什么不一样？

result.append([x for x in lst])

print(result)

# 矩阵相乘，遍历一个矩阵需要两层循环，但是每个元素相乘之后还要累加

# 这个累加就还需要一层循环，所以要三层循环

for i in range(len(result)):

for j in range(len(result[0])):

for k in range(len(m2)):

result[i][j] += m1[i][k] * m2[k][j]

return result

# 打印结果

def displayMatrix(m1, m2, result):

for i in range(len(m1)):

for j in range(len(m1[0])):

print(format(m1[i][j], '.1f'), end = ' ')

if i == len(m1) // 2:

print(' * ', end = '')

else:

print(' ', end = '')

for j in range(len(m2[0])):

print(format(m2[i][j], '.1f'), end = ' ')

if i == len(m2) // 2:

print(' = ', end = '')

else:

print(' ', end = '')

for j in range(len(result[0])):

print(format(result[i][j], '.1f'), end = ' ')

print()

def main():

matrix1 = getMatrix()

matrix2 = getMatrix()

result = matrixMultiply(matrix1, matrix2)

displayMatrix(matrix1, matrix2, result)

main()

其中，在multiplyMatrix(m1, m2)这个函数中，如果对矩阵result的初始化方法不同，得到的结果截然不同，。例如：初始化result采用下面的语句：

# 矩阵相乘

def matrixMultiply(m1, m2):

# 定义乘法后的结果矩阵

result = []

lst = [0] * len(m2[0])

for i in range(len(m1)):

# result.append(lst)

#这句得到的result初值结果和下面这句是一样的

# 可是最终的计算结果为什么不一样？

result.append([x for x in lst])

print(result)

运行结果如下：

[[0, 0, 0], [0, 0, 0], [0, 0, 0]]

1.0 2.0 3.0 0.0 2.0 4.0 5.3 23.9 24.0

4.0 5.0 6.0 * 1.0 4.5 2.2 = 11.6 56.3 58.2

7.0 8.0 9.0 1.1 4.3 5.2 17.9 88.7 92.4

这个结果是正确的。但是multiplyMatrix(m1, m2)函数中，result的初始化采用如下写法，则结果却是完全错的：

# 矩阵相乘

def matrixMultiply(m1, m2):

# 定义乘法后的结果矩阵

result = []

lst = [0] * len(m2[0])

for i in range(len(m1)):

result.append(lst)

#这句得到的result初值结果和下面这句是一样的

# 可是最终的计算结果为什么不一样？

#result.append([x for x in lst])

print(result)

运行结果如下：

[[0, 0, 0], [0, 0, 0], [0, 0, 0]]

1.0 2.0 3.0 0.0 2.0 4.0 34.8 168.9 174.6

4.0 5.0 6.0 * 1.0 4.5 2.2 = 34.8 168.9 174.6

7.0 8.0 9.0 1.1 4.3 5.2 34.8 168.9 174.6

运行结果也显示了，result的初始值都是0，根本没错，以后的计算更不会错，可是结果为什么会这样？我始终想不明白。今天记录下来，再想想或者问问别人吧。

三、列表初始化易错点

二维列表的操作复杂，而且有一个下标溢出的错误非常容易犯。最关键的是写完代码运行报错，虽然知道是下标溢出，但是就是不知道错哪。让我非常郁闷。到我写下这段文字，我至少已经犯了3次这样的错误，每次都是调试好久，想了好久才猛地想起我错在哪。所以这里我一定要特别的指出来，比如在下面这段代码里：

矩阵的加法：

# 矩阵相加

def addMatrix(a, b):

matrix = []

for i in range(len(a)):

for j in range(len(a[i])):

matrix[i][j] = a[i][j] + b[i][j]

return matrix

运行后系统会报错：

在这里插入图片描述

根据其提示信息可以看出，是下标溢出错误。可我的变量i和j是绝对不会超出范围的，怎么会溢出呢？我百思不得其解。后来猛地明白了原因所在。问题就在这两句上：

matrix = []

matrix[i][j] = a[i][j] + b[i][j]

matrix开始是个空列表。里面什么都没有，那下面我怎么能通过下标来访问matrix中的元素呢？！！！！所以，当我访问行为 i 列为 j 的元素时，系统就一定会报错，而且一定是下标溢出错误。这就是原因所在。其实真正的语句应该是将两个值相加的结果，添加到空列表matrix中！所以应该用列表的 append()方法。改写如下：