从零开始学Python第08课：常用数据结构之列表-1-六虎

在开端本节课的内容之前，咱们先给咱们一个编程任务，将一颗色子掷6000次，计算每种点数呈现的次数。这个任务对咱们来说应该是十分简略的，咱们能够用1到6均匀分布的随机数来模仿掷色子，然后用6个变量别离记录每个点数呈现的次数，信任通过前面的学习，咱们都能比较顺利的写出下面的代码。

"""
将一颗色子掷6000次，计算每种点数呈现的次数
Author: 骆昊
Version: 1.0
"""
import random
f1 = 0
f2 = 0
f3 = 0
f4 = 0
f5 = 0
f6 = 0
for _ in range(6000):
    face = random.randrange(1, 7)
    if face == 1:
        f1 += 1
    elif face == 2:
        f2 += 1
    elif face == 3:
        f3 += 1
    elif face == 4:
        f4 += 1
    elif face == 5:
        f5 += 1
    else:
        f6 += 1
print(f'1点呈现了{f1}次')
print(f'2点呈现了{f2}次')
print(f'3点呈现了{f3}次')
print(f'4点呈现了{f4}次')
print(f'5点呈现了{f5}次')
print(f'6点呈现了{f6}次')

上面的代码十分有多么“丑恶”信任就不必我多说了。当然，更为可怕的是，假如咱们要掷两颗或许掷更多的色子，然后计算每种点数呈现的次数，那就需要界说更多的变量，写更多的分支结构，咱们想想都会感到厌恶。讲到这儿，信任咱们心中已经有一个疑问了：有没有办法用一个变量来保存多个数据，有没有办法用统一的代码对多个数据进行操作？答案是必定的，在 Python 中咱们能够通过容器类型的变量来保存和操作多个数据，咱们首先为咱们介绍列表（list）这种新的数据类型。

创立列表

在 Python 中，列表是由一系元素按特定次序构成的数据序列，这就意味着假如咱们界说一个列表类型的变量，能够用它来保存多个数据。在 python 中，能够运用[]字面量语法来界说列表，列表中的多个元素用逗号进行分隔，代码如下所示。

items1 = [35, 12, 99, 68, 55, 35, 87]
items2 = ['Python', 'Java', 'Go', 'Kotlin']
items3 = [100, 12.3, 'Python', True]
print(items1)  # [35, 12, 99, 68, 55, 35, 87]
print(items2)  # ['Python', 'Java', 'Go', 'Kotlin']
print(items3)  # [100, 12.3, 'Python', True]

阐明：列表中能够有重复元素，例如items1中的35；列表中能够有不同类型的元素，例如items3中有int类型、float类型、str类型和bool类型的元素，但是咱们通常并不建议将不同类型的元素放在同一个列表中，主要是操作起来极为不方便。

咱们能够运用type函数来查看变量的类型，有爱好的小伙伴能够自行查看上面的变量items1到底是什么类型。因为列表能够保存多个元素，它是一种容器型的数据类型，所以咱们在给列表类型的变量起名字时，变量名通常用复数方式的单词。

除此以外，还能够通过 Python 内置的list函数将其他序列变成列表。准确的说，list并不是一个普通的函数，它是创立列表对象的结构器，后面的课程会为咱们介绍对象和结构器这些概念。

items4 = list(range(1, 10))
items5 = list('hello')
print(items4)  # [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
print(items5)  # ['h', 'e', 'l', 'l', 'o']

阐明：range(1, 10)会产生1到9的整数序列，给到list结构器中，会创立出由1到9的整数构成的列表。字符串是字符构成的序列，上面的list('hello')用字符串hello的字符作为列表元素，创立了列表对象。

列表的运算

咱们能够运用+运算符完成两个列表的拼接，拼接运算会将两个列表中的元素连接起来放到一个列表中，代码如下所示。

items5 = [35, 12, 99, 45, 66]
items6 = [45, 58, 29]
items7 = ['Python', 'Java', 'JavaScript']
print(items5 + items6)  # [35, 12, 99, 45, 66, 45, 58, 29]
print(items6 + items7)  # [45, 58, 29, 'Python', 'Java', 'JavaScript']
items5 += items6
print(items5)  # [35, 12, 99, 45, 66, 45, 58, 29]

咱们能够运用*运算符完成列表的重复运算，*运算符会将列表元素重复指定的次数，咱们在上面的代码中增加两行，如下所示。

print(items6 * 3)  # [45, 58, 29, 45, 58, 29, 45, 58, 29]
print(items7 * 2)  # ['Python', 'Java', 'JavaScript', 'Python', 'Java', 'JavaScript']

咱们能够运用in或not in运算符判断一个元素在不在列表中，咱们在上面的代码代码中再增加两行，如下所示。

print(29 in items6)  # True
print(99 in items6)  # False
print('C++' not in items7)     # True
print('Python' not in items7)  # False

因为列表中有多个元素，而且元素是按照特定次序放在列表中的，所以当咱们想操作列表中的某个元素时，能够运用[]运算符，通过在[]中指定元素的方位来拜访该元素，这种运算称为索引运算。需要阐明的是，[]的元素方位能够是0到N - 1的整数，也能够是-1到-N的整数，别离称为正向索引和反向索引，其间N代表列表元素的个数。关于正向索引，[0]能够拜访列表中的第一个元素，[N - 1]能够拜访最后一个元素；关于反向索引，[-1]能够拜访列表中的最后一个元素，[-N]能够拜访第一个元素，代码如下所示。

items8 = ['apple', 'waxberry', 'pitaya', 'peach', 'watermelon']
print(items8[0])   # apple
print(items8[2])   # pitaya
print(items8[4])   # watermelon
items8[2] = 'durian'
print(items8)      # ['apple', 'waxberry', 'durian', 'peach', 'watermelon']
print(items8[-5])  # 'apple'
print(items8[-4])  # 'waxberry'
print(items8[-1])  # watermelon
items8[-4] = 'strawberry'
print(items8)      # ['apple', 'strawberry', 'durian', 'peach', 'watermelon']

在运用索引运算的时候要防止呈现索引越界的情况，关于上面的items8，假如咱们拜访items8[5]或items8[-6]，就会引发IndexError错误，导致程序崩溃，对应的错误信息是：list index out of range，翻译成中文便是“数组索引超出规模”。因为关于只要五个元素的列表items8，有用的正向索引是0到4，有用的反向索引是-1到-5。

假如期望一次性拜访列表中的多个元素，咱们能够运用切片运算。切片运算是形如[start:end:stride]的运算符，其间start代表拜访列表元素的开端方位，end代表拜访列表元素的停止方位（停止方位的元素无法拜访），而stride则代表了跨度，简略的说便是方位的增量，比方咱们拜访的第一个元素在start方位，那么第二个元素就在start + stride方位，当然start + stride要小于end。咱们给上面的代码增加下面的语句，来运用切片运算符拜访列表元素。

print(items8[1:3:1])     # ['strawberry', 'durian']
print(items8[0:3:1])     # ['apple', 'strawberry', 'durian']
print(items8[0:5:2])     # ['apple', 'durian', 'watermelon']
print(items8[-4:-2:1])   # ['strawberry', 'durian']
print(items8[-2:-6:-1])  # ['peach', 'durian', 'strawberry', 'apple']

提醒：咱们能够看看上面代码中的最后一行，想一想当跨度为负数时，切片运算是如何拜访元素的。

假如start值等于0，那么在运用切片运算符时能够将其省略；假如end值等于N，N代表列表元素的个数，那么在运用切片运算符时能够将其省略；假如stride值等于1，那么在运用切片运算符时也能够将其省略。所以，下面的代码跟上面的代码效果完全相同。

print(items8[1:3])     # ['strawberry', 'durian']
print(items8[:3:1])    # ['apple', 'strawberry', 'durian']
print(items8[::2])     # ['apple', 'durian', 'watermelon']
print(items8[-4:-2])   # ['strawberry', 'durian']
print(items8[-2::-1])  # ['peach', 'durian', 'strawberry', 'apple']

事实上，咱们还能够通过切片操作修改列表中的元素，例如咱们给上面的代码再加上一行，咱们能够看看这儿的输出。

items8[1:3] = ['x', 'o']
print(items8)  # ['apple', 'x', 'o', 'peach', 'watermelon']

两个列表还能够做联系运算，咱们能够比较两个列表是否持平，也能够给两个列表比大小，代码如下所示。

nums1 = [1, 2, 3, 4]
nums2 = list(range(1, 5))
nums3 = [3, 2, 1]
print(nums1 == nums2)  # True
print(nums1 != nums2)  # False
print(nums1 <= nums3)  # True
print(nums2 >= nums3)  # False

阐明：上面的nums1和nums2对应元素完全相同，所以==运算的结果是True。nums2和nums3的比较，因为nums2的第一个元素1小于nums3的第一个元素3，所以nums2 >= nums3比较的结果是False。两个列表的联系运算在实际工作并不那么常用，假如实在不理解就下面放放吧，不必纠结。

元素的遍历

假如想逐一取出列表中的元素，能够运用for-in循环的，有以下两种做法。

办法一：在循环结构中通过索引运算，遍历列表元素。

languages = ['Python', 'Java', 'C++', 'Kotlin']
for index in range(len(languages)):
    print(languages[index])

输出：

Python
Java
C++
Kotlin

阐明：上面的len函数能够获取列表元素的个数N，而range(N)则构成了从0到N-1的规模，刚好能够作为列表元素的索引。

办法二：直接对列表做循环，循环变量便是列表元素的代表。

languages = ['Python', 'Java', 'C++', 'Kotlin']
for language in languages:
    print(language)

输出：

Python
Java
C++
Kotlin

总结

讲到这儿，咱们能够用列表的常识来重构上面“掷色子计算每种点数呈现次数”的代码。

"""
将一颗色子掷6000次，计算每种点数呈现的次数
Author: 骆昊
Version: 1.1
"""
import random
counters = [0] * 6
for _ in range(6000):
    face = random.randrange(1, 7)
    counters[face - 1] += 1
for face in range(1, 7):
    print(f'{face}点呈现了{counters[face - 1]}次')

上面的代码中，咱们用counters列表中的六个元素别离表明1到6点呈现的次数，最开端的时候六个元素的值都是0。接下来，咱们用1到6均匀分布的随机数模仿掷色子，假如摇出1点，counters[0]的值加1，假如摇出2点，counters[1]的值加1，以此类推。咱们感受一下，因为运用了列表类型加上循环结构，咱们对数据的处理是批量性的，这就使得修改后的代码比之前的代码要简略优雅得多。

从零开始学Python第08课：常用数据结构之列表-1

创立列表

列表的运算

元素的遍历

总结

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