3.2 列表
前面已经用了很多次列表，可以看出列表的功能是比较强大的。本节将讨论列表不同于元组和字符串的地方：列表的内容是可变的（mutable）。列表有很多比较好用、比较独特的方法，本节将一一进行介绍。
3.2.1 更新列表
我们在3.1节中所讲述的有关序列的操作，如索引、分片、相加、乘法等都适用于列表。本节将介绍一些序列中没有而列表中有的方法，这些方法的作用都是更新列表，有元素赋值、元素删除、分片赋值和列表方法。下面逐一进行介绍。
1．元素赋值
我们前面学习过赋值语句，赋值语句是最简单地改变列表的方式，如a=2就是一种改变列表的方式。这里我们将通过编号标记某个特定位置的元素，并对该位置的元素重新赋值，如a[1]=10。在交互模式输入如下：
>>> a=[1,2,3,2,1]
>>> a[1]=10
>>> a
[1, 10, 3, 2, 1]
>>> a[3]=10
>>> a
[1, 10, 3, 10, 1]
还记得我们的编号是从0开始吧！
从上面的输出结果可以得知，我们可以根据编号对列表中某个元素重新赋值。既然可以重新赋值，是否可以赋不同类型的值呢？我们尝试一下，输入如下：
>>>a[2]='hello' #对编号为2的元素赋值，赋一个字符串
>>> a
[1, 10, 'hello', 10, 1]
>>> type(a)
<class 'list'>
>>>type(a[1]) #别忘了查看类型函数的使用
<class 'int'>
>>> type(a[2])
<class 'str'>
由上面的输出结果可以得知，可以对一个列表中的元素赋不同类型的值。比如上面的示例，列表a中既有int类型的值，也有str类型的值。
假如对列表赋值时使用的编号超过了列表中的最大编号，是否还可以赋值呢？我们尝试一下，输入如下：
>>> tring=[1,2,3]
>>> tring[3]='test'
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#43>", line 1, in <module>
tring[3]='test'
IndexError: list assignment index out of range
在上面的示例中，tring的最大编号是2，当给编号为3的元素赋值时就会出错。由此得知：不能为一个不存在元素的位置赋值。如果一定要赋值，前面学习的序列通用操作中的乘法可以帮助我们，输入如下：
>>> tring=[None]*5
>>> tring[3]='test'
>>> tring
[None, None, None, 'test', None]
由以上输出结果可以得知，可以对初始化过的位置进行赋值。
注意 不能为一个不存在元素的位置赋值。
2．增加元素
由元素赋值的示例可以看到，不能为一个不存在的位置赋值。一旦初始化了一个列表，就不能再往这个列表中增加元素了。若需要往列表中增加元素，则需要将整个列表中的元素都复制一遍，再添加需要增加的元素。Python中是否提供了对应的方法帮助我们做这件事情呢？答案是肯定的。输入如下：
>>> tring=[1,2,3]
>>> tring.append(4)
>>> tring
[1, 2, 3, 4]
由示例看到，可以使用append()方法解决前面的困惑。append()方法是一个用于在列表末尾添加新对象的方法。该方法的语法如下：
list.append(obj)
此语法中list代表列表，obj代表需要添加到list列表末尾的对象。
注意 append的使用方式是list.append(obj)。
由前面的输出结果得知：append()方法不是简单地返回一个修改过的新列表，而是直接修改原来的列表。下面展示几个append()的示例：
>>> tring=[1,2,3]
>>>tring.append('test') #添加字符串
>>> tring
[1, 2, 3, 'test']
>>> s=['a', 'b', 'c']
>>>s.append(3) #添加数字
>>> s
['a', 'b', 'c', 3]
由上面的示例可以得知：可以往数字序列中添加字符串，也可以往字符串序列中添加数字。
3．删除元素
前面学习了往列表中增加元素，是否可以在列表中删除元素呢？例如下面的示例：
>>> tring=['a', 'b', 'c', 'd', 'e']
>>> len(tring)
5
>>> del tring[1]
>>> print(’删除第二个元素：', tring)
删除第二个元素： ['a','c','d','e']
>>> len(tring)
4
由上面的示例看到，可以使用del删除列表中的元素。上面的示例使用del删除了tring列表中的第二个元素，删除元素后，原来有5个元素的列表变成只有4个元素的列表了。使用del除了可以删除列表中的字符，也可以删除列表中的数字，输入如下：
>>> num=[1,2,3]
>>> len(num)
3
>>> del num[2]
>>> print(’删除第3个元素后：', num)
删除第3个元素后：[1, 2]
>>> len(num)
2
上面的输出结果已经从数字列表中删除了对应的数字。
除了删除列表中的元素，del还能用于删除其他元素，具体在后续章节会做详细介绍。
4．分片赋值
分片赋值是列表一个强大的特性。先看下面的示例：
>>> list(’女排夺冠了’)
[’女’, ’排’, ’夺’, ’冠’, ’了’]
>>> boil=list(’女排夺冠了’)
>>> boil
[’女’, ’排’, ’夺’, ’冠’, ’了’]
>>> show=list('hi, boy')
>>> show
['h', 'i', ', ', 'b', 'o', 'y']
>>> show[3:]=list('man')
>>> show
['h', 'i', ', ', 'm', 'a', 'n']
由上述示例可以看出，可以通过分片赋值直接对列表进行变更。示例中我们通过分片操作变更了编号3之后位置的元素，即将boy替换为man了。
上述示例中引入了一个新函数——list()函数。list()函数可以直接将字符串转换为列表。该函数的一个功能就是根据字符串创建列表，有时这么操作会很方便。List()函数不仅适用于字符串，所有类型的序列它都适用。
除了上面展示的功能，分片赋值还有什么强大的功能呢？先看下面的示例：
>>> greeting=list('hi')
>>> greeting
['h', 'i']
>>> greeting[1:]=list('ello')
>>> greeting
['h', 'e', 'l', 'l', 'o']
我们分析一下，前面给greeting赋的值是['h', 'i']，后面通过分片赋值操作将编号1之后的元素变更了，即将编号1位置的元素替换为e了，但是编号2之后没有元素，怎么能操作成功呢？并且一直操作到编号为4的位置，这怎么可以？
这就是分片赋值另一个强大的功能，可以使用与原序列不等长的序列将分片替换。
还有没有其他功能呢？请看下面的示例：
>>> field=list('ae')
>>> field
['a', 'e']
>>> field [1:1]=list('bcd')
>>> field
['a', 'b', 'c', 'd', 'e']
>>> boil=list(’女排夺冠了’)
>>> boil
[’女’, ’排’, ’夺’, ’冠’, ’了’]
>>> boil[2:2]=list('2016年奥运会’)
>>> boil
[’女’, ’排’, '2', '0', '1', '6', ’年’, ’奥’, ’运’, ’会’, ’夺’, ’冠’, ’了’]
从上面的示例可以看出，可以在不替换任何原有元素的情况下在任意位置插入新元素。读者可自行尝试在上面示例的其他位置进行操作。
当然，上面的示例程序只是“替换”了一个空分片，实际操作是插入一个序列。
通过该示例是否想起了前面的append()方法，不过分片赋值比append()方法强大多了，append()方法只能在列表尾部增加元素，而分片赋值可以在任意位置增加元素。
看到这里，是否同时想起了前面删除元素的操作，分片赋值是否支持类似删除的功能呢？是的，支持类似删除的功能。下面我们证实一下这个猜想。
>>> field=list('abcde')
>>> field
['a','b','c','d','e']
>>> field[1:4]=[]
>>> field
['a', 'e']
>>> boil=list(’女排2016年奥运会夺冠了’)
>>> boil
[’女’, ’排’, '2', '0', '1', '6', ’年’, ’奥’, ’运’, ’会’, ’夺’, ’冠’, ’了’]
>>> boil[2:10]=[]
>>> boil
[’女’, ’排’, ’夺’, ’冠’, ’了’]
>>> del field[1:4]
>>> field
['a', 'e']
从上面示例可以看到，使用了前面插入操作的逆操作证实我们的猜想。删除和插入一样，可以对一个序列中任意位置的元素进行删除。
所以通过分片赋值删除元素也是可行的，并且分片赋值删除的功能和del删除的操作结果是一样的。
3.2.2 嵌套列表
前面介绍的都是单层的列表，列表是否可以嵌套呢？我们做如下尝试：
>>> field=['a', 'b', 'c']
>>> field
['a', 'b', 'c']
>>> num=[1,2,3]
>>> num
[1, 2, 3]
>>> mix=[field, num]
>>> mix
[['a', 'b', 'c'], [1, 2, 3]]
>>> mix[0]
['a', 'b', 'c']
>>> mix[1]
[1, 2, 3]
由上面的操作结果得知，在列表中可以嵌套列表，嵌套的列表取出后还是列表。
3.2.3 列表方法
我们之前的章节介绍了函数，本节介绍一个与函数密切相关的概念——方法。
方法是与对象有紧密联系的函数，对象可能是列表、数字，也可能是字符串或其他类型的对象。方法的调用方式前面有一个示例，调用语法如下：
对象.方法(参数)
由上面的语法和前面append()方法的示例可知：方法的定义方式是将对象放到方法名之前，两者之间用一个点号隔开，方法后面的括号中可以根据需要带上参数。除了语法上有一些不同，方法调用和函数调用很相似。
列表中有count、index、sort等比较常用的方法，下面逐一进行介绍。
1. append
该方法前面已经介绍过，功能是在列表的末尾添加新对象。
使用方式为：
list.append(obj)
2. count count()方法用于统计某个元素在列表中出现的次数。
count()方法的语法如下：
list.count(obj)
此语法中list代表列表，obj代表列表中统计的对象。
使用该方法的示例如下：
>>> field=list('hello, world')
>>> field
['h', 'e', 'l', 'l', 'o', ', ', 'w', 'o', 'r', 'l', 'd']
>>>print(’列表field中，字母o的个数：', field.count('o')) #统计列表中的字符个数
列表field中，字母o的个数： 2
>>> print(’列表field中，字母l的个数：', field.count('l'))
列表field中，字母l的个数： 3
>>> print(’列表field中，字母a的个数：', field.count('a'))
列表field中，字母a的个数： 0
>>> listobj = [123, 'hello', 'world', 123]
>>> listobj = [26, 'hello', 'world', 26]
>>>print(’数字26 的个数：', listobj.count(26))
数字26 的个数： 2
>>> print('hello的个数：', listobj.count('hello'))#统计字符串个数
hello的个数： 1
>>> ['a', 'c', 'a', 'f', 'a'].count('a')
3
>>> mix=[[1,3],5,6, [1,3],2, ]
>>> print(’嵌套列表mix中列表[1,3]的个数为：', mix.count([1,3]))
嵌套列表mix中列表[1,3]的个数为： 2
3. extend
extend()方法用于在列表末尾一次性追加另一个序列中的多个值（用新列表扩展原来的列表）。
extend()方法的语法如下：
list.extend(seq)
此语法中list代表列表，seq代表元素列表。
使用该方法的示例如下：
>>> a=['hello', 'world']
>>> b=['python', 'is', 'funny']
>>> a.extend(b)
>>> a
['hello', 'world', 'python', 'is', 'funny']
以上操作结果看起来很像连接操作。extend()方法和序列相加有什么区别呢？我们先看看下面的示例：
>>> a=['hello', 'world']
>>> b=['python', 'is', 'funny']
>>> a+b
['hello', 'world', 'python', 'is', 'funny']
>>> a
['hello', 'world']
从输出的结果可以看出，两个示例中a和b赋值都是一样的，但第一个示例中输出a的值和第二个示例中输出a的值不一样。
由此我们得出，extend()方法和序列相加的主要区别是：extend()方法修改了被扩展的序列，如前面的a；原始的连接操作会返回一个全新的列表，如上面的示例，返回的是一个包含a和b副本的新列表，而不会修改原始的变量。
当然，上述示例也可以用前面学习的分片赋值实现相同的结果，输入如下：
>>> a=['hello', 'world']
>>> b=['python', 'is', 'funny']
>>> a[len(a):]=b
>>> a
['hello', 'world', 'python', 'is', 'funny']
可以看到，输出结果和使用extend()方法一样，不过看起来没有extend()方法易懂，因此不会选择这个方案。
4. index
index()方法用于从列表中找出某个值第一个匹配项的索引位置。
index()方法的语法如下：
list.index(obj)
此语法中list代表列表，obj代表查找的对象。
使用该方法的示例如下：
>>> field=['hello', 'world', 'python', 'is', 'funny']
>>> print('hello的索引位置为：', field.index('hello'))
hello的索引位置为： 0
>>> print('python的索引位置为：', field.index('python'))
python的索引位置为： 2
>>> print('abc的索引位置为：', field.index('abc'))
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#21>", line 1, in <module>
print('abc的索引位置为：', field.index('abc'))
ValueError: 'abc' is not in list
由上面的示例看到，搜索单词hello，会发现它在索引号为0的位置；搜索单词python，它在索引号为2的位置，索引得到的位置跟元素在序列中的位置一样。如果搜索列表中不存在字符串，操作结果就会出错，所以对于不在列表中的元素，用index()方法操作时会报错。
5. insert
insert()方法用于将对象插入列表。
insert()方法的语法如下：
list.insert(index, obj)
此语法中list代表列表，index代表对象obj需要插入的索引位置，obj代表要插入列表中的对象。
使用该方法的示例如下：
>>> num=[1,2,3]
>>> print(’插入之前的num:', num)
插入之前的num: [1, 2, 3]
>>> num.insert(2, ’插入位置在2之后，3之前’)
>>> print(’插入之后的num:', num)
插入之后的num: [1, 2,’插入位置在2之后，3之前’, 3]
由上面的示例看到，insert()方法操作挺方便的。
与extend()方法一样，insert()方法的操作也可以使用我们前面学习的分片赋值实现。
>>> num=[1,2,3]
>>> print(’插入之前的num:', num)
插入之前的num: [1, 2, 3]
>>> num[2:2]=[’插入位置在2之后，3之前’]
>>>print('插入之后的num：'，num)
插入之后的num: [1, 2,’插入位置在2之后，3之前’, 3]
输出结果和insert操作的结果一样，但看起来没有使用insert容易理解，应该不会选择这个方案。
6. pop
pop()方法用于移除列表中的一个元素（默认最后一个元素），并且返回该元素的值。
pop()方法的语法如下：
list.pop(obj=list[-1])
此语法中list代表列表，obj为可选择的参数，代表要移除列表元素的对象。
使用该方法的示例如下：
>>> field=['hello', 'world', 'python', 'is', 'funny']
>>>field.pop() #不传参数，默认移除最后一个元素
'funny'
>>> print(’移除元素后的field:', field)
移除元素后的field: ['hello','world','python','is']
>>>field.pop(3) #移除编号为3的元素
'is'
>>> print(’移除元素后的field:', field)
移除元素后的field: ['hello','world','python']
>>> field.pop(0)
'hello'
>>> print(’移除元素后的field:', field)
移除元素后的field: ['world','python']
由上面的示例看到，调用pop方法移除元素时，在交互模式下会告知我们移除了哪个元素，如上面示例中的funny、is。移除funny时未传参数，默认移除最后一个；is的移除则是根据传入的编号3进行的。
注意 pop方法是唯一一个既能修改列表又能返回元素值（除了None）的列表方法。
使用pop方法可以实现一种常见的数据结构——栈。
栈的原理就像堆放盘子一样，一次操作一个盘子，要将若干盘子堆成一堆，只能在一个盘子的上面放另一个盘子；要拿盘子时，只能从顶部一个一个往下拿，最后放入的盘子是最先被拿的。栈也是这样，最后放入栈的最先被移除，称为LIFO（Last In First Out），即后进先出。
栈中的放入和移除操作有统一的称谓——入栈（push）和出栈（pop）。Python没有入栈方法，但可以使用append方法代替。pop方法和append方法的操作结果恰好相反，如果入栈（或追加）刚刚出栈的值，最后得到的结果就不会变，例如以下操作：
>>> num=[1，2，3]
>>>num.append(num.pop()) #追加默认出栈的值
>>> print('num追加默认出栈值的操作结果：', num)
num追加默认出栈值的操作结果： [1, 2, 3]
由上面的操作结果看到，通过追加默认出栈的值得到的列表和原来是一样的。
7. remove
remove()方法用于移除列表中某个值的第一个匹配项。
remove()方法的语法如下：
list.remove(obj)
此语法中list代表列表，obj为列表中要移除的对象。
使用该方法的示例如下：
>>> field=[’女排’, ’精神’, ’中国’, ’精神’, ’学习’, ’精神’]
>>> print(’移除前列表field:', field)
移除前列表field: [’女排’,’精神’,’中国’,’精神’,’学习’,’精神’]
>>> field.remove(’精神’)
>>> print(’移除后列表field:', field)
移除后列表field: [’女排’,’中国’,’精神’,’学习’,’精神’]
>>>field.remove('abc') #删除列表中不存在的元素
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#71>", line 1, in <module>
field.remove('abc')
ValueError: list.remove(x): x not in list
由上面的输出结果看到，只有第一次出现的值被移除了，第二次之后出现的值没有被移除。上面的列表中有3个“精神”，调用移除方法后，删除了第一个，后面两个仍然存在。
同时，操作移除列表中不存在的值是不行的，系统会告知移除的对象不在列表中。
有一点需要了解的是：remove是一个没有返回值的原位置元素变更方法，它修改了列表却没有返回值，与pop方法正好相反。
8. reverse
reverse()方法用于反向列表中的元素。
reverse()方法的语法如下：
list.reverse()
此语法中list代表列表，该方法不需要传入参数。
使用该方法的示例如下：
>>> num=[1,2,3]
>>> print(’列表反转前num:', num)
列表反转前num： [1，2，3]
>>> num.reverse()
>>> print(’列表反转后：', num)
列表反转后： [3, 2, 1]
由上面的输出结果看到，该方法改变了列表但不返回值（和前面的remove一样）。
说明 扩展： 如果需要对一个序列进行反向迭代，那么可以使用reversed函数。这个函数并不返回列表，而是返回一个迭代器（Iterator）对象（该对象在后面会详细介绍），可以通过list函数把返回的对象转换为列表，例如：
>>> num=[1,2,3]
>>> print(’使用reversed函数翻转结果：', list(reversed(num)))
使用reversed函数翻转结果： [3, 2, 1]
输出结果对原序列反向迭代了。
9. sort
sort()方法用于对原列表进行排序，如果指定参数，就使用参数指定的比较方法进行排序。
sort()方法的语法如下：
list.sort(func)
此语法中list代表列表，func为可选参数。如果指定该参数，就会使用该参数的方法进行排序。
使用该方法的示例如下：
>>> num=[5,8,1,3,6]
>>> num.sort()
>>> print('num调用sort方法后：', num)
num调用sort方法后： [1, 3, 5, 6, 8]
由上面输出的结果得知，sort方法改变了原来的列表，而不是简单的返回一个已排序的列表副本。
我们前面学习过几个改变列表却不返回值的方法（如append），不能将操作结果赋给一个变量，这样的行为方式很合常理。但当用户需要一个排好序的列表副本，同时又保留原有列表不变时，可能会做如下操作：
>>> num=[5,8,1,3,6]
>>> n=num.sort()
>>> print(’变量n的结果是：', n)
变量n的结果是： None
>>> print(’列表num排序后的结果是：', num)
列表num排序后的结果是： [1, 3, 5, 6, 8]
输出结果怎么和我们预期的不一样呢？因为sort方法修改了列表num，但是返回的是空值，所以我们最后得到的是已排序的num和值为None的n。该想法正确的实现方式是先把num的副本赋值给n，然后对n进行排序，操作如下：
>>> num=[5,8,1,3,6]
>>>n=num #直接将列表num赋值给n
>>> n.sort()
>>> print(’变量n的结果是：', n)
变量n的结果是： [1, 3, 5, 6, 8]
>>>print('num的结果是：', num) #num也被排序了
num的结果是： [1, 3, 5, 6, 8]
>>> num=[5,8,1,3,6]
>>>n=num[:] #将列表num切片后赋值给n
>>> n.sort()
>>> print(’变量n的结果是：', n)
变量n的结果是： [1, 3, 5, 6, 8]
>>>print('num的结果是：', num) #num保持原样
num的结果是： [5, 8, 1, 3, 6]
由上面的执行结果可以看到，若不将原列表（如列表num）分片后赋值给另一个变量（如n），则两个列表都会被排序，这样简单的赋值后，两个列表都指向同一个列表。由此提醒进行该操作时要记得对原列表分片。
如reverse方法一样，sort方法也有一个有同样功能的函数——sorted函数。该函数可以直接获取列表的副本进行排序，使用方式如下：
>>> num=[5,8,1,3,6]
>>> n=sorted(num)
>>> print(’变量n的操作结果是：', n)
变量n的操作结果是： [1, 3, 5, 6, 8]
>>>print('num的结果是：', num) #num保持原样
num的结果是： [5, 8, 1, 3, 6]
执行结果和前面操作的一样。sorted函数可以用于任何序列，返回结果都是一个列表。例如下面的操作：
>>> sorted('python')
['h', 'n', 'o', 'p', 't', 'y']
>>> sorted('321')
['1', '2', '3']
10. clear
clear()方法用于清空列表，类似于del a[:]。
clear()方法的语法如下：
list.clear()
此语法中list代表列表，不需要传入参数。
使用该方法的示例如下：
>>> field=['study', 'python', 'is', 'happy']
>>> field.clear()
>>> print('field调用clear方法后的结果：', field)
field调用clear方法后的结果： []
由操作结果看到，clear方法会清空整个列表，调用该方法进行清空很简单，但也要小心，因为一不小心就可能把整个列表都清空了。
11. copy
copy()方法用于复制列表，类似于a[:]。
copy()方法的语法如下：
list.copy()
此语法中list代表列表，不需要传入参数。
使用该方法的示例如下：
>>> field=['study', 'python', 'is', 'happy']
>>> copyfield=field.copy()
>>> print(’复制操作结果：', copyfield)
复制操作结果： ['study', 'python', 'is', 'happy']
操作结果和该方法的意思一样，是原原本本的拷贝操作。
12．高级排序
如果希望元素能按特定方式进行排序（不是sort方法默认的按升序排列元素），就可以自定义比较方法。
sort方法有两个可选参数，即key和reverse。要使用它们，就要通过名字指定，我们称之为关键字参数。例如下面的示例：
>>> field=['study', 'python', 'is', 'happy']
>>>field.sort(key=len) #按字符串由短到长排序
>>> field
>>>field.sort(key=len, reverse=True) #按字符串由长到短排序，传递两个参数
>>> field
['python', 'study', 'happy', 'is']
['is', 'study', 'happy', 'python']
>>> num=[5,8,1,3,6]
>>>num.sort(reverse=True) #排序后逆序
>>>num
[8, 6, 5, 3, 1]
由上面的操作结果可知，sort方法带上参数后的操作是很灵活的，可以根据自己的需要灵活使用该方法。关于自定义函数，后续章节会有更详细的介绍。