5.2 列表
对于歌曲列表（list）大家一定很熟悉，在列表中记录着要播放歌曲的名称，如图5.4所示，即为手机App的歌曲列表页面。
图5.4 歌曲列表
Python中的列表和歌曲列表类似，也是由一系列按特定顺序排列的元素组成。它是Python中内置的可变序列。在形式上，列表的所有元素都放在一对中括号“[]”中，两个相邻元素间使用逗号“,”分隔。在内容上，可以将整数、实数、字符串、列表、元组等任何类型的内容放入列表中，并且同一个列表中，元素的类型可以不同，因为它们之间没有任何关系。由此可见，Python中的列表是非常灵活的，这一点与其他语言是不同的。
5.2.1 列表的创建和删除
在Python中提供了多种创建列表的方法，下面分别进行介绍。
1．使用赋值运算符直接创建列表
同其他类型的Python变量一样，创建列表时，也可以使用赋值运算符“=”直接将一个列表赋值给变量。具体的语法格式如下：
listname = [element 1,element 2,element 3,...,element n]
其中，listname表示列表的名称，可以是任何符合Python命名规则的标识符；element 1、element 2、element 3、element n表示列表中的元素，个数没有限制，并且只要是Python支持的数据类型就可以。
例如，下面定义的都是合法的列表。
01 num = [7,14,21,28,35,42,49,56,63] 02 verse = ["自古逢秋悲寂寥","我言秋日胜春朝","晴空一鹤排云上","便引诗情到碧霄"] 03 untitle = ['Python',28,"人生苦短，我用Python",["爬虫","自动化运维","云计算","Web开发"]] 04 python = ['优雅',"明确",'''简单''']
说明
在使用列表时，虽然可以将不同类型的数据放入同一个列表中，但是通常情况下，我们不这样做，而是在一个列表中只放入一种类型的数据。这样可以提高程序的可读性。
2．创建空列表
在Python中，也可以创建空列表，例如，要创建一个名称为emptylist的空列表，可以使用下面的代码：
emptylist = []
3．创建数值列表
在Python中，数值列表很常用。例如，在考试系统中记录学生的成绩，或者在游戏中记录每个角色的位置，各个玩家的得分情况等。在Python中，可以使用list()函数直接将range()函数循环出来的结果转换为列表。
说明
关于range()函数的详细介绍请参见4.3.2节。
list()函数的基本语法如下：
list(data)
其中，data表示可以转换为列表的数据，其类型可以是range对象、字符串、元组或者其他可迭代类型的数据。
例如，创建一个10~20（不包括20）中所有偶数的列表，可以使用下面的代码。
list(range(10, 20, 2))
运行上面的代码后，将得到下面的列表。
□
[10, 12, 14, 16, 18]
说明
使用list()函数不仅能通过range对象创建列表，还可以通过其他对象创建列表。
4．删除列表
对于已经创建的列表，不再使用时，可以使用del语句将其删除。语法格式如下：
del listname
其中，listname为要删除列表的名称。
说明
del语句在实际开发时，并不常用。因为Python自带的垃圾回收机制会自动销毁不用的列表，所以即使我们不手动将其删除，Python也会自动将其回收。
例如，定义一个名称为verse的列表，然后再应用del语句将其删除，可以使用下面的代码。
01 verse = ["自古逢秋悲寂寥","我言秋日胜春朝","晴空一鹤排云上","便引诗情到碧霄"] 02 del verse
常见错误：在删除列表前，一定要保证输入的列表名称是已经存在的，否则将出现如图5.5所示的错误。
图5.5 删除的列表不存在产生的异常信息
5.2.2 访问列表元素
在Python中，如果想将列表的内容输出也比较简单，可以直接使用print()函数。例如，要想打印上面列表中的untitle列表，则可以使用下面的代码。
print(untitle)
执行结果如下：
['Python', 28, '人生苦短，我用Python', ['爬虫', '自动化运维', '云计算', 'Web开发', '游戏']]
从上面的执行结果中可以看出，在输出列表时，是包括左右两侧的中括号的。如果不想输出全部的元素，也可以通过列表的索引获取指定的元素。例如，要获取列表untitle中索引为2的元素，可以使用下面的代码。
print(untitle[2])
执行结果如下：
人生苦短，我用Python
从上面的执行结果中可以看出，在输出单个列表元素时，不包括中括号，如果是字符串，还不包括左右的引号。
【例5.1】 输出每日一帖。（实例位置：资源包\TM\sl\05\01）
在IDLE中创建一个名称为tips.py的文件，然后在该文件中导入日期时间类，然后定义一个列表（保存7条励志文字作为每日一帖的内容），再获取当前的星期，最后将当前的星期作为列表的索引，输出元素内容，代码如下：
说明
在上面的代码中，datetime.datetime.now()方法用于获取当前日期，而weekday()方法则是从日期时间对象中获取星期，其值为0～6中的一个，为0时代表星期一，为1时代表星期二，依此类推，为6时代表星期日。
运行结果如图5.6所示。
图5.6 根据星期输出每日一帖
说明
上面介绍的是访问列表中的单个元素。实际上，列表还可以通过切片操作实现处理列表中的部分元素。关于切片的详细介绍请参见5.1.2节。
5.2.3 遍历列表
遍历列表中的所有元素是常用的一种操作，在遍历的过程中可以完成查询、处理等功能。在生活中，如果想要去商场买一件衣服，就需要在商场中逛一遍，看是否有想要的衣服，逛商场的过程就相当于列表的遍历操作。在Python中，遍历列表的方法有多种，下面介绍两种常用的方法。
1．直接使用for循环实现
直接使用for循环遍历列表，只能输出元素的值。它的语法格式如下：
for item in listname:
# 输出item
其中，item用于保存获取到的元素值，要输出元素内容时，直接输出该变量即可；listname为列表名称。
例如，定义一个保存一首古诗的列表，然后通过for循环遍历该列表，并输出各个诗句，代码如下：
执行上面的代码，将显示如图5.7所示的结果。
2．使用for循环和enumerate()函数实现
使用for循环和enumerate()函数可以实现同时输出索引值和元素内容。它的语法格式如下：
图5.7 通过for循环遍历列表
for index,item in enumerate(listname):
# 输出index和item
参数说明如下：
index：用于保存元素的索引；
item用于保存获取到的元素值，要输出元素内容时，直接输出该变量即可；
listname为列表名称。
例如，定义一个保存一首古诗的列表，然后通过for循环和enumerate()函数遍历该列表，并输出索引和诗句，代码如下：
执行上面的代码，将显示下面的结果。
秋词
0 自古逢秋悲寂寥
1 我言秋日胜春朝
2 晴空一鹤排云上
3 便引诗情到碧霄
如果想实现两句一行输出各个诗句，请看下面的实例。
【例5.2】 每两句一行输出古诗《长歌行》。（实例位置：资源包\TM\sl\05\02）
在IDLE中创建一个名称为printverse.py的文件，并且在该文件中先输出古诗标题，然后定义一个列表（保存古诗内容），再应用for循环和enumerate()函数遍历列表，在循环体中通过if…else语句判断是否为偶数，如果为偶数则不换行输出，否则换行输出。代码如下：
说明
在上面的代码中，在print()函数中使用“, end=''”表示不换行输出，即下一条print()函数的输出内容会和这个内容在同一行输出。
运行结果如图5.8所示。
图5.8 每两行一句输出古诗《长歌行》
5.2.4 添加、修改和删除列表元素
添加、修改和删除列表元素也称为更新列表。在实际开发时，经常需要对列表进行更新。下面分别介绍如何实现列表元素的添加、修改和删除。
1．添加元素
在5.1节序列概述中介绍了可以通过“+”号将两个序列连接，通过该方法也可以实现为列表添加元素。但是这种方法的执行速度要比直接使用列表对象的append()方法慢，所以建议在实现添加元素时，使用列表对象的append()方法实现。列表对象的append()方法用于在列表的末尾追加元素，它的语法格式如下：
listname.append(obj)
其中，listname为要添加元素的列表名称；obj为要添加到列表末尾的对象。
例如，定义一个包括4个元素的列表，然后应用append()方法向该列表的末尾再添加一个元素，可以使用下面的代码。
上面的代码在IDEL中的执行过程如图5.9所示。
图5.9 向列表中添加元素
下面通过一个具体的实例演示为列表添加元素的应用。
场景模拟：在20世纪50年代早期，Bryan Thwaites（史威兹）担任教师时，要求学生计算一组数列，其规则为：当某数是偶数时，将其除以2；如果是奇数，则先乘以3再加1。根据当时学生的探讨及史威兹本人的研究，这个序列最后必定会是数字1，并且出现1以后，又会按照“4"2"1”进行循环下去。所以将1视为这个序列的终点。本实例将创建一个列表，用于存储符合这个条件的序列。
【例5.3】 创建符合Bryan Thwaites要求的列表。（实例位置：资源包\TM\sl\05\03）
在IDLE中创建一个名称为numberlist.py的文件，然后在该文件中定义一个空列表，并定义一个表示初始值的变量a，让其等于6，然后创建一个无限循环，在该循环中，判断a是否为偶数，如果为偶数，则让其除以2，结果再赋值给a，否则让其乘以3再加1，结果也赋值给a，直到a等于1时，使用break语句跳出循环，另外在每次循环时，还需要把a的值添加到列表中，最后输出列表，代码如下：
说明
在上面的代码中，之所以使用a//2，是因为这样代表整除，可以得到整数。
运行结果如图5.10所示。
图5.10 创建符合Bryan Thwaites要求的列表
说明
在本实例中，设置的初始值是6，有兴趣的读者可以换为其他的数字试试。
说明
列表对象除了提供append()方法向列表中添加元素外，还提供了insert()方法向列表中添加元素。该方法用于向列表的指定位置插入元素。但是由于该方法的执行效率没有append()方法高，所以不推荐这种方法。
上面介绍的是向列表中添加一个元素，如果想要将一个列表中的全部元素添加到另一个列表中，可以使用列表对象的extend()方法实现。extend()方法的具体语法如下：
listname.extend(seq)
其中，listname为原列表；seq为要添加的列表。语句执行后，seq2的内容将追加到listname的后面。
例如，创建两个列表，然后应用extend()方法将第一个列表添加到第二个列表中，具体代码如下：
01 verse1 = ["常记溪亭日暮","沉醉不知归路","兴尽晚回舟","误入藕花深处","争渡","争渡","惊起一滩鸥鹭"] 02 verse2 = ["李清照","如梦令"] 03 verse2.extend(verse1) 04 print(verse2)
上面的代码运行后，将显示下面的内容。
□
['李清照', '如梦令', '常记溪亭日暮', '沉醉不知归路', '兴尽晚回舟', '误入藕花深处', '争渡', '争渡', '惊起一滩鸥鹭']
2．修改元素
修改列表中的元素只需要通过索引获取该元素，然后再为其重新赋值即可。例如，定义一个保存3个元素的列表，然后修改索引值为2的元素，代码如下：
01 verse = ["长亭外","古道边","芳草碧连天"] 02 print(verse) 03 verse[2] = "一行白鹭上青天" # 修改列表的第3个元素 04 print(verse)
上面的代码在IDEL中的执行过程如图5.11所示。
图5.11 修改列表的指定元素
3．删除元素
删除元素主要有两种情况，一种是根据索引删除，另一种是根据元素值进行删除。下面分别进行介绍。
（1）根据索引删除
删除列表中的指定元素和删除列表类似，也可以使用del语句实现。所不同的就是在指定列表名称时，换为列表元素。例如，定义一个保存3个元素的列表，删除最后一个元素，可以使用下面的代码。
01 verse = ["长亭外","古道边","芳草碧连天"] 02 del verse[-1] 03 print(verse)
上面的代码在IDLE中的执行过程如图5.12所示。
图5.12 删除列表的指定元素
（2）根据元素值删除
如果想要删除一个不确定其位置的元素（即根据元素值删除），可以使用列表对象的remove()方法实现。例如，要删除列表中内容为“古道边”的元素，可以使用下面的代码。
01 verse = ["长亭外","古道边","芳草碧连天"]
02 verse.remove("古道边")
使用列表对象的remove()方法删除元素时，如果指定的元素不存在，将出现如图5.13所示的异常信息。
图5.13 删除不存的元素时出现的异常信息
所以在使用remove()方法删除元素前，最好先判断该元素是否存在，改进后的代码如下：
说明
列表对象的count()方法用于判断指定元素出现的次数，返回结果为0时，表示不存在该元素。关于count()方法的详细介绍请参见5.2.5节。
执行上面的代码后，将显示下面的列表原有内容：
□
['常记溪亭日暮', '沉醉不知归路', '兴尽晚回舟', '误入藕花深处', '争渡', '争渡', '惊起一滩鸥鹭']
5.2.5 对列表进行统计计算
Python的列表提供了内置的一些函数来实现统计计算方面的功能。下面介绍常用的功能。
1．获取指定元素出现的次数
使用列表对象的count()方法可以获取指定元素在列表中的出现次数。基本语法格式如下：
listname.count(obj)
其中，listname表示列表的名称；obj表示要判断是否存在的对象，这里只能进行精确匹配，即不能是元素值的一部分。
例如，创建一个列表，内容为李清照的《如梦令》中的诗句，然后应用列表对象的count()方法判断元素“争渡”出现的次数，代码如下：
01 verse = ["常记溪亭日暮","沉醉不知归路","兴尽晚回舟","误入藕花深处","争渡","争渡","惊起一滩鸥鹭"]
02 num = verse.count("争渡")
03 print(num)
上面的代码运行后，将显示2，表示在列表verse中“争渡”出现了两次。
2．获取指定元素首次出现的下标
使用列表对象的index()方法可以获取指定元素在列表中首次出现的位置（即索引）。基本语法格式如下：
listname.index(obj)
参数说明如下：
listname：表示列表的名称；
obj：表示要查找的对象，这里只能进行精确匹配。如果指定的对象不存在，则抛出如图5.14所示的异常；
返回值：首次出现的索引值。
图5.14 查找对象不存在时抛出的异常
例如，创建一个列表，内容为李清照的《如梦令》中的诗句，然后应用列表对象的index()方法判断元素“争渡”首次出现的位置，代码如下：
01 verse = ["常记溪亭日暮","沉醉不知归路","兴尽晚回舟","误入藕花深处","争渡","争渡","惊起一滩鸥鹭"]
02 position = verse.index("争渡")
03 print(position)
上面的代码运行后，将显示4，表示“争渡”在列表verse中首次出现的索引位置是4。
3．统计数值列表的元素和
在Python中，提供了sum()函数用于统计数值列表中各元素的和。语法格式如下：
sum(iterable[,start])
参数说明如下：
iterable：表示要统计的列表；
start：表示统计结果是从哪个数开始（即将统计结果加上start所指定的数），是可选参数，如果没有指定，默认值为0。
例如，定义一个保存10名学生语文成绩的列表，然后应用sum()函数统计列表中元素的和，即统计总成绩，然后输出，代码如下：
上面的代码执行后，将显示“语文总成绩为：968”。
5.2.6 对列表进行排序
在实际开发时，经常需要对列表进行排序。Python中提供了两种常用的对列表进行排序的方法。下面分别进行介绍。
1．使用列表对象的sort()方法实现
列表对象提供了sort()方法用于对原列表中的元素进行排序。排序后原列表中的元素顺序将发生改变。列表对象的sort()方法的语法格式如下：
listname.sort(key=None, reverse=False)
参数说明如下：
listname：表示要进行排序的列表；
key：表示指定一个从每个列表元素中提取一个比较键（例如，设置“key=str.lower”表示在排序时不区分字母大小写）；
reverse：可选参数，如果将其值指定为True，则表示降序排列，如果为False，则表示升序排列。默认为升序排列。
例如，定义一个保存10名学生语文成绩的列表，然后应用sort()方法对其进行排序，代码如下：
执行上面的代码，将显示以下内容。
原列表：[98, 99, 97, 100, 100, 96, 94, 89, 95, 100]
升 序：[89, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 100, 100]
降 序：[100, 100, 100, 99, 98, 97, 96, 95, 94, 89]
使用sort()方法进行数值列表的排序比较简单，但是使用sort()方法对字符串列表进行排序时，采用的规则是先对大写字母进行排序，然后再对小写字母进行排序。如果想要对字符串列表进行排序（不区分大小写时），需要指定其key参数。例如，定义一个保存英文字符串的列表，然后应用sort()方法对其进行升序排列，可以使用下面的代码。
运行上面的代码，将显示以下内容。
区分字母大小写： ['Angela', 'Tom', 'cat', 'pet']
不区分字母大小写： ['Angela', 'cat', 'pet', 'Tom']
说明
采用sort()方法对列表进行排序时，对于中文支持不好。排序的结果与我们常用的按拼音或者笔画都不一致。如果需要实现对中文内容的列表排序，还需要重新编写相应的方法进行处理，不能直接使用sort()方法。
2．使用内置的sorted()函数实现
在Python中，提供了一个内置的sorted()函数，用于对列表进行排序。使用该函数进行排序后，原列表的元素顺序不变。sorted()函数的语法格式如下：
sorted(iterable, key=None, reverse=False)
参数说明如下：
iterable：表示要进行排序的列表名称；
key：表示指定从每个元素中提取一个用于比较的键（例如，设置“key=str.lower”表示在排序时不区分字母大小写）；
reverse：可选参数，如果将其值指定为True，则表示降序排列，如果为False，则表示升序排列。默认为升序排列。
例如，定义一个保存10名学生语文成绩的列表，然后应用sorted()函数对其进行排序，代码如下：
执行上面的代码，将显示以下内容。
升序：[89, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 100, 100]
降序：[100, 100, 100, 99, 98, 97, 96, 95, 94, 89]
原序列：[98, 99, 97, 100, 100, 96, 94, 89, 95, 100]
说明
列表对象的sort()方法和内置sorted()函数的作用基本相同，所不同的就是使用sort()方法时，会改变原列表的元素排列顺序，但是使用sorted()函数时，会建立一个原列表的副本，该副本为排序后的列表。
5.2.7 列表推导式
使用列表推导式可以快速生成一个列表，或者根据某个列表生成满足指定需求的列表。列表推导式通常有以下几种常用的语法格式。
（1）生成指定范围的数值列表，语法格式如下：
list = [Expression for var in range]
参数说明如下：
list：表示生成的列表名称；
Expression：表达式，用于计算新列表的元素；
var：循环变量；
range：采用range()函数生成的range对象。
例如，要生成一个包括10个随机数的列表，要求数的范围在10~100（包括100），具体代码如下：
执行结果如下：
生成的随机数为：[38, 12, 28, 26, 58, 67, 100, 41, 97, 15]
（2）根据列表生成指定需求的列表，语法格式如下：
newlist = [Expression for var in list]
参数说明如下：
newlist：表示新生成的列表名称；
Expression：表达式，用于计算新列表的元素；
var：变量，值为后面列表的每个元素值；
list：用于生成新列表的原列表。
例如，定义一个记录商品价格的列表，然后应用列表推导式生成一个将全部商品价格打五折的列表，具体代码如下：
01 price = [1200,5330,2988,6200,1998,8888]
02 sale = [int(x*0.5) for x in price]
03 print("原价格：",price)
04 print("打五折的价格：",sale)
执行结果如下：
原价格： [1200, 5330, 2988, 6200, 1998, 8888]
打五折的价格： [600, 2665, 1494, 3100, 999, 4444]
（3）从列表中选择符合条件的元素组成新的列表，语法格式如下：
newlist = [Expression for var in list if condition]
参数说明如下：
newlist：表示新生成的列表名称；
Expression：表达式，用于计算新列表的元素；
var：变量，值为后面列表的每个元素值；
list：用于生成新列表的原列表；
condition：条件表达式，用于指定筛选条件。
例如，定义一个记录商品价格的列表，然后应用列表推导式生成一个商品价格高于5000的列表，具体代码如下：
01 price = [1200,5330,2988,6200,1998,8888]
02 sale = [x for x in price if x>5000]
03 print("原列表：",price)
04 print("价格高于5000的：",sale)
执行结果如下：
原列表： [1200, 5330, 2988, 6200, 1998, 8888]
价格高于5000的： [5330, 6200, 8888]
5.2.8 二维列表
在Python中，由于列表元素可以是列表，所以它也支持二维列表的概念。那么什么是二维列表呢？前文提到酒店有很多房间，这些房间都可以构成一个列表，如果这个酒店有500个房间，那么拿到499号房钥匙的旅客可能就不高兴了，从1号房走到499号房要花好长时间，因此酒店设置了很多楼层，每个楼层都会有很多房间，形成一个立体的结构，把大量的房间均摊到每个楼层，这种结构就是二维列表结构。使用二维列表结构表示酒店每个楼层的房间号的效果如图5.15所示。
二维列表中的信息以行和列的形式表示，第一个下标代表元素所在的行，第二个下标代表元素所在的列。
图5.15 二维列表结构的楼层房间号
在Python中，创建二维列表有以下3种常用的方法。
1．直接定义二维列表
在Python中，二维列表就是包含列表的列表。即一个列表的每个元素又都是一个列表。例如，下面的列表就是二维列表。
[['移', '舟', '泊', '烟', '渚'],
['日', '暮', '客', '愁', '新'],
['野', '旷', '天', '低', '树'],
['江', '清', '月', '近', '人']]
所以在创建二维列表时，可以直接使用下面的语法格式进行定义。
listname = [[元素11, 元素12, 元素13, ..., 元素1n],
[元素21, 元素22, 元素23, ..., 元素2n],
...,
[元素n1, 元素n2, 元素n3, ..., 元素nn]]
参数说明如下：
listname：表示生成的列表名称；
[元素11，元素12，元素13，...，元素1n]：表示二维列表的第一行，也是一个列表。其中元素11、元素12……代表第一行中的列；
[元素21，元素22，元素23，...，元素2n]：表示二维列表的第二行；
[元素n1，元素n2，元素n3，...，元素nn]：表示二维列表的第n行。
例如，定义一个包含4行5列的二维列表，可以使用下面的代码。
01 verse = [['移', '舟', '泊', '烟', '渚'], ['日', '暮', '客', '愁', '新'], 02 ['野', '旷', '天', '低', '树'], ['江', '清', '月', '近', '人']]
上面的代码，将创建以下二维列表。
[['移', '舟', '泊', '烟', '渚'], ['日', '暮', '客', '愁', '新'], ['野', '旷', '天', '低', '树'], ['江', '清', '月', '近', '人']]
2．使用嵌套的for循环创建
创建二维列表，可以使用嵌套的for循环实现。例如，创建一个包含4行5列的二维列表，可以使用下面的代码。
上面代码在执行后，将创建以下二维列表。
[[0, 1, 2, 3, 4], [0, 1, 2, 3, 4], [0, 1, 2, 3, 4], [0, 1, 2, 3, 4]]
3．使用列表推导式创建
使用列表推导式也可以创建二维列表，而且这种方法也是推荐的方法，因为它比较简洁。例如，使用列表推导式创建一个包含4行5列的二维列表可以使用下面的代码。
arr = [[j for j in range(5)] for i in range(4)]
上面代码在执行后，将创建以下二维列表。
[[0, 1, 2, 3, 4], [0, 1, 2, 3, 4], [0, 1, 2, 3, 4], [0, 1, 2, 3, 4]]
创建二维数组后，可以通过以下语法格式访问列表中的元素。
listname[下标1][下标2]
参数说明如下：
listname：表示列表名称；
下标1：表示列表中第几行，下标值从0开始，即第一行的下标为0；
下标2：表示列表中第几列，下标值从0开始，即第一列的下标为0。
例如，要访问二维列表中的第2行、第4列，可以使用下面的代码。
verse[1][3]
下面通过一个具体的实例演示二维列表的应用。
【例5.4】 使用二维列表输出不同版式的古诗《宿建德江》。（实例位置：资源包\TM\sl\05\04）
在IDLE中创建一个名称为printverse.py的文件，然后在该文件中首先定义4个字符串，内容为古诗《宿建德江》的诗句，并定义一个二维列表，然后应用嵌套的for循环将古诗以横版方式输出，再将二维列表进行逆序排列，最后应用嵌套的for循环将古诗以竖版方式输出，代码如下：
说明
在上面的代码中，list()函数用于将字符串转换为列表；列表对象的reverse()方法用于对列表进行逆序排列，即将列表的最后一个元素移到第一个，倒数第二个元素移到第二个，依此类推。
运行结果如图5.16所示。
图5.16 使用二维列表输出古诗《宿建德江》