Python入门（9）

第九节 数据结构：列表

大家好，在我们学习了python的模块以后，我们几乎可以编写完整的Python应用程序，甚至面对一些相对复杂的应用需求，我们还能通过包和模块来搭建一个漂亮的系统架构。

但是，假如我们遇到的所谓的复杂的应用需求，并不只是业务逻辑上的复杂，而是数据结构上的复杂呢？所谓数据结构上的复杂，比方说，数据量不仅大，而且各种不同的类型和特征，都需要我们区别对待。那么，我们对数据的理解，仅仅建立在整数、小数、变量之类的概念之上，是远远不够的。事实上，我们编程要解决的问题，往往都不是纯字据类型的，很多非数字型的对象，恰好才是我们真正要处理的对象。而且，它们根据研究对象的特征，我们可以归纳出一些具有相同特性的数据来，我们把它们归集起来，进行相似的处理，效率应该会高很多，这是一个基本的思想。

基于这样的思想，今天开始，我们要进一步学习更为复杂的数据类型，也就是Python所谓四大数据结构。

在开始之前，我们还需要花一点时间，来建立一个非常重要的认知，在实际处理问题的过程中，我们总是会面临大量的数据，甚至于，我们可以理解为，在现实的世界里，解决问题的本身，就是处理数据。离开了数据，任何程序的方法都将是“无米之炊”。

我们很容易发现，几乎，每一门计算机语言都在强调万物皆对象，但是，解决问题，最终还是要靠数据处理。所以，万物皆对象的背后，实际上意味着万物皆数据。因为，有了数据，就可以通过建立合适的模型来解决相应的问题。所以，如何理解对象和数据，并建立相应的解决问题的方案，才是我们程序员需要具备的核心思维能力。

学术上，它叫做数据结构与算法。

你有没有注意到，前面我们所有列举的应用示例中，我们之所以运用一些表达式和流程控制语句，甚至函数、模块等技术，其实，都是为了处理一些变量，包括通过赋值、运算的操作，最终实现数据处理，返回我们想要的结果。

编程的真相就是：好看的代码流程，都只是手段，处理数据才是目的。

这其中，变量就是最基本的数据，处理数据的方法，就是所谓的算法。算法如精灵，千变万化，依赖于我们的智慧。但数据是真实的客观存在，如何将现实世界的对象，恰当地转化为我们方便处理的数据，就是我们需要修炼的功夫！所以，今天的课程，我们开始重点介绍Python的数据结构。

数据结构（Data Structures）亦如其名，从Python语法的角度，它只是一种结构，我们可以形象地理解它是可以存放数据的盒子，不同的数据结构，代表了不同类型的盒子。准确的说，它们是用来存储一系列相关数据的集合。这个描述里包含有三层含义：

1、关键词“一系列”，表示数据一般不是孤立存在的。

2、关键词“相关”，表示能够存储在一起的数据，具有相关性。

3、关键词“集合”，借用了数学的概念，表示数据存在的方式具有可操作性，比如添加、修改、删除、查询、排序、合并 ... 等等。

下面我们来看看Python都有些什么样的数据结构？

除了无处不在的常量和变量作为最基本的数据类型以外，Python 中还有四种内置的数据结构。它将成为我们实现对象数据化和进行数据处理的利器，最大限度地熟练使用它们，你才能真正悟出其中的妙处！

• 列表（List）
• 元组（Tuple）
• 字典（Dictionary）
• 集合（Set）

限于篇幅，我们将分四节课来分别介绍这四大数据结构。今天，重点讲列表（list）

1、列表（list）

Python的列表（list），是一种灵活的有序对象的集合。我们前面讲过字符串是一种序列，列表显然也是一种序列。但是，列表和字符串不同。

1、列表可以包含任何种类的对象，甚至可以嵌套，一个列表中可以包含另一个列表作为其中一个对象。

2、列表包含的都是可变对象，支持实时修改（原处修改）。

3、列表可以根据需要增加，或减少。

4、借助列表，我们几乎可以通过脚本创造和处理任意复杂的数据信息。

所以，列表极其重要，应用极为普遍。

2、创建一个列表

将用逗号分隔的对象置于一对方括号之中，就创建了一个列表。

说明：当一个列表赋值给一个变量名，那么，我们就将这个变量作为列表的名称。（本质上是在列表对象和变量名之间创建了一个引用），请注意如何定义一个空的列表和只有一个单项的列表。

3、访问列表中的值

既然列表是一个序列，那么，序列类型的数据都有索引和索引对应的值。因此，我们可以使用下标索引来访问列表中的值。

如下示例：list_1.py。

请注意，上例中，我们用到了所谓切片操作的概念。这里，补充讲解一下：

（1）切片操作是专门针对序列类型数据所进行的一种分段操作行为。

（2）切片是一个序列数据的其中一段。

（3）切片的方法，以list数据为例：list[a:b:c]，它会得到一个切片，这个切片是从list数据的a索引位置开始，为0时可省略；到b前面结束，如果直接到末尾，可省略；c为切片方向，默认正向，可省略。

（4）完整的理解切片，我们还需要知道有一种不常用的索引存在，那就是反向索引，它默认从序列的结尾处开始为-1。

4、更新列表

我们可以使用重新赋值、append()方法、del语句对列表的数据项进行修改或更新。

1、通过索引，直接为指定下标的项重新赋值。

2、使用append()方法向列表的末尾追加新的项。

3、使用del语句，通过索引删除指定下标的项。

5、列表的操作符

列表对 + 和 * 的操作符与字符串相似。

+ 号用于组合列表

* 号用于重复列表

PS：尽管几乎所有的序列（包括字符串）都支持 + 号的合并操作，但是，加号 + 两边必须是两个相同类型的序列。不可以把一个列表和一个字符串加在一起！

6、列表操作的函数

（1）、len(list)：返回列表元素的个数。

（2）、max(list)：返回列表元素最大值。

（3）、min(list)：返回列表元素最小值

（4）、list(seq)：将元组转换为列表，下一节马上介绍元组。

（5）、range(start, stop[, step])：创建一个整数列表，一般用在 for 循环中。

7、列表操作的方法

（1）、list.append(obj)：在列表末尾添加新的对象。

（2）、list.count(obj)：统计某个元素在列表中出现的次数。

（3）、list.index(obj)：从列表中找出某个值第一个匹配项的索引位置。

（4）、list.insert(index, obj)：将对象插入列表（指定索引位置的前面）。

（5）、list.pop(obj=list[-1])：移除列表中的一个元素（默认最后一个元素），并返回该元素的值。

（6）、list.remove(obj)：移除列表中某个值的第一个匹配项。

（7）、list.reverse()：对原列表进行反向排列。

（8）、list.sort([func])：对原列表进行排序。

（9）、list.extend(seq)：在列表末尾追加另一个序列中的值。

8、列表的合并与追加

1、list列表的合并运算使用“+”号，它将生成一个新的列表。

2、append(obj)：在列表末尾添加新对象，用新的对象来扩展原来的列表。

3、extend(seq)：在列表末尾追加另一个序列中的值，用新列表扩展原来的列表。

4、请注意下面最后一个示例的情形，字符串作为一个序列而不是一个整体被追加进来。

小结

这一节，我们开始深入接触和了解Python的数据结构，并重点介绍了列表及其创建和使用的方法。

预告

下节课，我们继续介绍Python数据结构：元组，它也是Python中最常用的数据结构之一。显然，它和列表有相似和不同之处，在数据处理上，它有一种完全不同的操作魅力。