Python 基础：列表与元组的创建、操作及区别

1 ~> 列表和元组的概念

1.1 列表和元组概念

1.1.1 概念初识

在编程中，我们经常需要使用变量来保存或表示数据。

如果代码中需要表示的数据个数比较少，我们直接创建多个变量即可。

num1 = 10
num2 = 20
num3 = 30

但是有的时候，代码中需要表示的数据特别多，甚至也不知道要表示多少个数据。这个时候，就需要用到列表。

1.1.2 列表是一种让程序员在代码中批量表示/保存数据的方式

就像我们去超市买辣条，如果就只是买一两根辣条，那咱们直接拿着辣条就走了。

但是如果一次买个十根八根的，这个时候用手拿就不好拿，超市老板就会给我们个袋子。

这个袋子，就相当于 列表。

1.1.3 元组和列表相比，是非常相似的，只是列表中放哪些元素可以修改调整，元组中放的元素是创建元组的时候就设定好的，不能修改调整

列表就是买散装辣条，装好了袋子之后，随时可以把袋子打开，再往里多加辣条或者拿出去一些辣条。

元组就是买包装辣条，厂家生产好了辣条之后，一包就是固定的这么多，不能变动了。

1.2 最佳实践

# 列表和元组的概念
# 变量就是内存空间，用来表示 / 存储数据
# 如果表示的数据少，直接定义几个变量就行了
# num1, num2, num3
# 也有的时候，要表示的数据就比较多
# Python 的列表和元组，就是这样的机制，可以用一个变量来表示很多个数据
# 就类似于其他编程语言中的'数组'
# 此处的这个袋子，就是列表 / 元组
# 袋子里的辣条，就是我们要表示的数据
# 列表和元组，大部分的功能都是差不多的！但是有一个功能是非常明显的区别：
# （1）列表是可变的：创建好了之后，随时能改
# （2）元组是不可变的：创建好了之后，改不了，要想改，只能丢弃旧的，搞个新的~
# 散装辣条，想再多来几根，很容易-->可以随时改 => 列表可变
# 包装辣条，想再多来几根不容易，但是可以换一个大包的 => 元组不可变

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2 ~> 创建列表和访问下标

2.1 创建列表

创建列表主要有两种方式。

2.1.1 \[ \] 表示一个空的列表

alist = []
alist = list()
print(type(alist))

2.1.2 如果需要往里面设置初始值，可以直接写在 \[ \] 当中

可以直接使用 print 来打印 list 中的元素内容。

alist = [1, 2, 3, 4]
print(alist)

2.1.3 列表中存放的元素允许是不同的类型

这一点和 C++ Java 差别较大。

alist = [1, 'hello', True]
print(alist)

因为 list 本身是 Python 中的内建函数，不宜再使用 list 作为变量名，因此命名为 alist。

2.2 访问下标

2.2.1 可以通过下标访问操作符 \[ \] 来获取到列表中的任意元素

我们把 [ ] 中填写的数字，称为 下标 或者 索引。

alist = [1, 2, 3, 4]
print(alist[2])

也就是说，如下图所示——

注意： 下标是从 0 开始计数的，因此下标为 2，则对应着 3 这个元素。

2.2.2 通过下标不光能读取元素内容，还能修改元素的值

alist = [1, 2, 3, 4]
alist[2] = 100
print(alist)

2.2.3 如果下标超出列表的有效范围，会抛出异常

alist = [1, 2, 3, 4]
print(alist[100])

2.2.4 因为下标是从 0 开始的，因此下标的有效范围是 \[0，列表长度 -1\]。

使用 len 函数可以获取到列表的元素个数。

alist = [1, 2, 3, 4]
print(len(alist))

2.2.5 下标可以取负数

下标可以取负数，表示 '倒数第几个元素'。

alist = [1, 2, 3, 4]
print(alist[3])
print(alist[-1])

alist[-1] 相当于 alist[len(alist) - 1]。

2.3 最佳实践

# 列表的创建和下标访问
# 创建链表
# 1、直接使用字面值来创建
# [] 就表示一个空的列表
a = []
# print(type(a))

# 2、使用 list() 来创建
# b = list()
# print(type(b))

# 3、使用[]还有个好处：可以在创建列表的时候，在[]中指定列表的初始值
# 元素之间使用 , 来分割
# a = [1, 2, 3, 4]
# print(a)

# 4、可以在同一个列表里放不同的变量
# a = [1, 'hello', True, [4, 5, 6]]
# print(a)

# 列表里面可以管理很多元素，通过下标访问的方式来获取到列表中的元素
# 要用到一个下标访问运算符 —— 也是[]，注意联系上下文，就像 -(负号 / 减号)
a = []
# 列表
# 把[]放到一个列表变量的后面，同时[]写上一个整数此时它就是下标访问运算符
# []中间写的这个整数，就是称为'下标'或者'索引'

# 5、使用下标访问元素
a = [1, 2, 3, 4]
# print(a[2])

# C 语言开始，后世的各种语言，下标都是从 0 开始计数的
# Python 中的下标，是从 0 开始计数的

# 6、使用下标来修改列表元素 --> 元组就是只能使用下标来读不能来写了
# a = [1, 2, 3, 4]
# a[2] = 100
# print(a[2])

# 由于下标是从 0 开始计算的-->对于列表来说，下标的有效范围，从 0 开始，一直到其长度 -1 为止
# 当我们下标超出有效范围的时候，尝试访问，就会出现异常，程序崩溃

# 7、超出下标有效范围，就会出现异常
# a = [1, 2, 3, 4]
# a[100] = 0
# print(a)
# 报错：IndexError: list assignment index out of range
# 报错内容：超出列表的有效范围

# 8、可以使用内建函数 len 来获取到列表的长度 (元素个数)，和字符串类似
# a = [1, 2, 3, 4]
# print(len(a)) # 知道了列表长度，就很容易知道列表的下标范围了
# len(length)：len 可以传字符串，列表，元组，字典，自定义的类...=>（一个函数可以传这么多类型的原理）动态类型

# 9、Python 中的下标，其实还可以写成负数
# 例如写成 -1，其实等价于 len(a) - 1
a = [1, 2, 3, 4]
print(a[len(a) - 1])
# 或者直接这样理解：-1 就是倒数第一个元素！-2 就是倒数第二个，以此类推……
print(a[-1])
# 简单直观，其实就是 a(len(a) - 1) 的简写
# 4
# 4

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3 ~> 切片操作

3.1 概念

通过下标操作是一次取出里面第一个元素。

通过切片，则是一次取出一组连续的元素，相当于得到一个 子列表。

3.2 理论

3.2.1 使用 \[ : \] 的方式进行切片操作

alist = [1, 2, 3, 4]
print(alist[1:3])

alist[1 : 3] 中的 1 : 3 表示的是 [1 , 3) 这样的由下标构成的前闭后开区间。

也就是从下标为 1 的元素开始（下标为 1 的元素即 2）到下标为 3 的元素结束（也就是 4），但是不包含下标为 3 的元素，所以最终结果只有 2 , 3。

3.2.2 切片操作中可以省略前后边界

alist = [1, 2, 3, 4]
print(alist[1:])  # 省略后边界，表示获取到列表末尾
print(alist[:-1]) # 省略前边界，表示从列表开头获取
print(alist[:])   # 省略两个边界，表示获取到整个列表

3.2.3 切片操作还可以指定'步长'，也就是'每访问一个元素后，下标自增几步'

alist = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
print(alist[::1])
print(alist[::2])
print(alist[::3])
print(alist[::5])

3.2.4 切片操作指定的步长还可以是负数，此时是从后往前进行取元素，表示'每访问一个元素之后，下标自减几步'

alist = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
print(alist[::-1])
print(alist[::-2])
print(alist[::-3])
print(alist[::-5])

3.2.5 如果切片中填写的数字越界了，不会有负面效果，只会尽可能的把满足条件的元素获取到

alist = [1, 2, 3, 4]
print(alist[100:200])

3.3 最佳实践

# 列表的切片操作
# 和列表的下标访问操作很类似——下标访问操作是一次取出一个元素，而切片操作是一次取出一段连续的元素，
# 本质上相当于取出当前列表的一个子列表
# 一旦涉及到区间，最常见的就是前闭后开区间

# 1、切片操作的基本使用
# a = [1, 2, 3, 4]
# print(a[1:3])

# 2、使用切片的时候，省略边界
# a = [1, 2, 3, 4]
# 省略后边界，意思是从开始位置，一直取到整个列表结束
# print(a[1:])

# 省略前边界，意思还、是从列表的 0 号元素开始取，一直取到结束的后边界
# print(a[:2])

# 此处切片中的下标也可以写成负数
# print(a[:-1])

# 还可以把开始边界和结束边界都省略掉？！得到的还是列表自身！
# print(a[:])

# 3、带有步长的切片操作
# 切片操作，还可以指定'步长'，range
# a = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0]
# print(a[::1])
# print(a[::2])
# print(a[::3])
# print(a[1:-1:2]) # 从 1 开始到 -1 结束，步长设定为 2

# 4、步长还可以是负数，当步长为负数的时候，意思是从后往前来取元素
# a = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0]
# print(a[::-1]) # 从后往前来取元素
# print(a[::-2])

# 5、当切片中的访问超出有效下标之后，不会出现异常！而是尽可能地把符合要求的元素给获取到！
a = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0]
print(a[1:100])
# 不光列表，元组也是一样的，甚至前面的字符串也是可以通过切片操作取出其中的一部分的，所涉及到的规则都是一样的

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4 ~> 遍历列表元素

4.1 概念

'遍历'指的是把元素一个一个的取出来，再分别进行处理。

4.2 理论

4.2.1 最简单的办法就是使用 for 循环

alist = [1, 2, 3, 4]
for elem in alist:
    print(elem)

4.2.2 也可以使用 for 循环按照范围生成下标，按下标访问

alist = [1, 2, 3, 4]
for i in range(0, len(alist)):
    print(alist[i])

4.2.3 还可以使用 while 循环，手动控制下标的变化

alist = [1, 2, 3, 4]
i = 0
while i < len(alist):
    print(alist[i])
    i += 1

4.3 最佳实践

# 列表的遍历操作
# 遍历：把一个列表里面的每个元素，都依次的取出来，并进行某种操作
# 就像老师上课点名，不重不漏
# 遍历 ==> 搭配循环

# 1、使用 for 循环来遍历列表（最常用的，不修改列表本身）
# elem 就代表了列表里的每个元素，elem 就是 element 这个单词的缩写
# a = [1, 2, 3, 4, 5]
# for elem in a: # for in 后面这个要求是一个可迭代对象（可以一个一个取出里面包含的元素）
#     print(elem) # 在这个遍历过程中，循环里面写的，不一定是打印，还可以是别的
#                 # 不会对原来的列表产生影响，只是修改了 elem 这个变量
# a = [1, 2, 3, 4, 5]
# for elem in a:
#     elem = elem + 10
# print(a)

# 2、使用 for 循环遍历——通过下标的方式（如果想在遍历过程中修改列表的值，选择）
# a = [1, 2, 3, 4, 5]
# for i in range(0, len(a)):
#     print(a[i])
#     # 取到了实打实在列表里面的元素，会对原来的列表产生影响
# a = [1, 2, 3, 4, 5]
# for i in range(0, len(a)):
#     # print(a[i])
#     a[i] = a[i] + 10
# print(a)

# 3、使用 while 循环，通过下标遍历 (想在遍历过程中对列表本身的值进行修改)
a = [1, 2, 3, 4, 5]
i = 0
while i < len(a):
    print(a[i])
    i += 1

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5 ~> 新增元素：列表的插入操作

5.1 理论

5.1.1 使用 append 方法，向列表末尾插入一个元素（尾插）

alist = [1, 2, 3, 4]
alist.append('hello')
print(alist)

5.1.2 使用 insert 方法，向任意位置插入一个元素

insert 第一个参数表示要插入元素的下标。

alist = [1, 2, 3, 4]
alist.insert(1, 'hello')
print(alist)

5.1.3 什么是'方法（method）'

方法其实就是函数，只不过函数是独立存在的，而方法往往要依附于某个'对象'。

像上述代码 alist.append，append 就是依附于 alist，相当于是