第4章 操作列表

4.1 遍历整个列表

如果需要对列表中每个元素都执行相同的操作，可使用 Python 中的 for 循环。

假设我们有一个魔术师名单，需要将每个魔术师名字都打印出来。我们先定义一个列表，接下来定义一个 for 循环，让 Python 从列表中取出一个名字，并将其与变量关联。最后，打印前面赋给变量的名字。

magicians = ['alice', 'david', 'carolina']
for magician in magicians:
	print(magician)
# 输出结果
>>>
alice
david
carolina

Python 首先读取第一行代码，获取列表 magicians 中的第一个值‘alice’，并将其与变量 magician 相关联。打印 magician 的值，依然是‘alice’。由于该列表还包含其他值，Python 将返回循环的第一行，获取列表中的下一个名字‘david’，以此类推直到列表中没有了其他的值，程序结束。

可以将代码解释为：对于（for）列表 magicians 中的每位魔术师（magician），都打印（print）该魔术师（magician）的名字。

请牢记：不管列表有多少元素，都将被执行循环指定的步骤。可以给列表中关联每个值的临时变量指定任意名称。最好选择描述单个列表元素的有意义的名称。如下：

for cat in cats:
for dog in dogs:
for item in list_of_items:

在for循环中执行更多操作

扩展前面的魔术师示例，

• 为每位魔术师打印一条消息，指出他/她的表演太精彩了
• 我们期待他/她的下一次表演。
• 打印给全体魔术师致谢消息。

magicians = ['alice', 'david', 'carolina']
for magician in magicians:
	print(f"{magician.title()}, that was a great trick!")
	print(f"I can't wait to see your next trick, {magician.title()}.\n")
print("Thank you, everyone. That was a great magic show!")

4.2 避免缩进错误

常见的缩进错误

• 忘记缩进，for 语句后面且属于循环组成部分的代码行，一定要缩进
• 忘记缩进额外的代码行，属于逻辑错误，语法上不会报错，但结果不符合预期。
• 不必要的缩进，请只缩进需要缩进的代码。
• 循环后不必要的缩进，可能导致语法错误。
• 遗漏冒号

4.3 创建数值列表

几个帮助你处理数值列表的函数。轻松找出数字列表的最大值、最小值和总和。

>>> digits = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0]
>>> min(digits)
0
>>> max(digits)
9
>>> sum(digits)
45

range() 函数

差一行为：从指定的第一个值开始数，在到达指定第二个值时停止，因此输出不包含第二个值。
也可只指定一个参数，这样将从 0 开始，例如，range(6) 返回 0~5（含）。

for value in range(1,5):
	print(value)
>>>
1
2
3
4

range() 创建数值列表
要创建数值列表，可用 list() 函数将 range() 做为该函数的参数，结果直接转换为列表

numbers = list(range(1,6))
print(numbers)
>>>
[1,2,3,4,5]

range() 函数指定第三个参数步长来生成数。

even_numbers = list(range(2,11,2))# 从2开始数，不断加2，直到达到或超过终值（11）
print(even_numbers)
>>>
[2,4,6,8,10]

range() 函数几乎能创建任意数值集合。

如何创建一个包含前 10 个整数的平方的列表？

squares = [] # 创建一个空列表
for value in range(1,11): # 使用range遍历1到10
	square = value ** 2 # 计算当前值的平方并赋给临时变量
	squares.append(square) # 将平方值追加到列表的末尾
print(squares)

有时候使用临时变量让代码更易读，但这样做只会让代码无谓地变长。为了让代码更简洁，可不使用临时变量，而是直接将计算得到的值追加到列表末尾：

squares = []
for value in range(1,11):
	squares.append(value**2)
print(squares)

⭐列表推导式

将 for 循环和创建新元素的代码合并成一行，并自动追加新元素。
示例：

>>> squares = [value**2 for value in range(1, 11)]
>>> print(squares)
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

1. 指定一个描述性的列表名。
2. 定义一个表达式，用于生成列表中的值。
3. 编写 for 循环，给表达式提供值。注意，这里的 for 语句末尾没有冒号。

4.4 使用列表的一部分

列表部分元素的处理（切片）

切片（slice）：处理列表中部分元素的语法，我们可以通过在索引中添加冒号（:）来获取部分列表，如果没有指定起始索引，Python 将自动从列表开头开始。类似的，我们也可以省略终止索引，也可以使用负数索引来进行切片操作。

示例：一个运动队成员列表

>>> players = ['charles', 'martina', 'michael', 'florence']
>>> print(players[0:3])
['charles', 'martina', 'michael']
# 提取列表第二、三、四元素为子集
>>> print(players[1:4])
['martina', 'michael']
# 没有指定起始索引，从列表开头开始提取
>>> print(players[:3])
['charles', 'martina', 'michael']
# 省略终止索引，提取第三个到列表末尾的所有元素
>>> print(players[2:])
['michael', 'florence']
# 负数索引返回与列表末尾有相应距离的元素，打印最后两名
>>> print(players[-2:])
['michael', 'florence']

注意：可在表示切片的方括号内指定第三个值，告诉 Python 每隔多少元素提取一个。

遍历切片

如果要遍历列表的部分元素，可在 for 循环中使用切片。

players = ['charles', 'martina', 'michael', 'florence', 'eli']
print("Here are the first three players on my team:")
for player in players[:3]:
	print(player.title())
>>>
Here are the first three players on my team:
Charles
Martina
Michael

复制列表

创建一个包含整个列表的切片，方法是同时省略起始和终止的索引。就是让 Python 创建一个始于第一个元素，终止于最后一个元素的切片，即复制整个列表。
示例：

my_foods = ['pizza', 'falafel', 'carrot cake']
friend_foods = my_foods[:]
print(f"My favorite foods are:{my_foods}")
print(f"\nMy friend's favorite foods are:{friend_foods}")
# 下⾯在每个列表中都添加一种⾷品，并确认每个列表都记录了相应的⼈喜欢的⾷品
my_foods.append('cannoli')
friend_foods.append('ice cream')
print(f"My favorite foods are:{my_foods}")
print(f"\nMy friend's favorite foods are:{friend_foods}")
>>>
My favorite foods are:
['pizza', 'falafel', 'carrot cake', 'cannoli']
My friend's favorite foods are:
['pizza', 'falafel', 'carrot cake', 'ice cream']

如果不使用切片将my_foods直接赋值给friend_foods，将输出两个相同列表，并不是我们想要的结果：

my_foods = ['pizza', 'falafel', 'carrot cake']
# 这是行不通的：
friend_foods = my_foods
my_foods.append('cannoli')
friend_foods.append('ice cream')
print("My favorite foods are:")
print(my_foods)
print("\nMy friend's favorite foods are:")
print(friend_foods)
>>>
My favorite foods are:
['pizza', 'falafel', 'carrot cake', 'cannoli', 'ice cream']
My friend's favorite foods are:
['pizza', 'falafel', 'carrot cake', 'cannoli', 'ice cream']

4.5 元组

元组（tuple）：不可变的列表。一系列不可修改的元素。使用圆括号包裹。定义元组后，可使用索引访问其元素。

相比列表，元组是更简单的数据结构。如果要存储一组在程序的整个生命周期内都不变的值，就可以使用元组。

示例：如果有一个大小不应改变的矩形。可将长宽存储在一个元组中，确保它们是不能修改的：

dimensions = (200,50)
print(dimensions[0])
print(dimensions[1])
# 可尝试修改元组的某个元素，看结果如何
dimensions[0] = 250

注意：严格地说元组是由逗号标识的，圆括号只是让元组看起来更整洁、更清晰。如果你要定义只包含一个元素的元组，必须在这个元素后面加上逗号：my_t=(3,)。

创建只包含一个元素的元组通常没有意义，但自动生成的元组有可能只有一个元素。

可以给表示元组的变量重新赋值来修改，相当于重新定义整个元组

dimensions = (200, 50)
print("Original dimensions:")
for dimension in dimensions:
	print(dimension)
dimensions = (400, 100)
print("\nModified dimensions:")
for dimension in dimensions:
	print(dimension)

4.6 设置代码格式

Python 增强提案（Python Enhancement Proposal，PEP）PEP 8 作为最古老的 PEP 之一，向 Python 程序员提供了代码格式设置指南

一些编码的建议（最终应遵循小组中的大多数）：

每级缩进都使用四个空格。不要混用制表符（Tab 键）和空格。对文本编辑器进行设置，使其在你按 Tab 键时插入四个空格。常用编辑器支持设置在按下 Tab 键后输入多个空格的自动转换。如果你还没有这样做，现在就去做吧（有关如何设置，请参阅附录 B）。如果混合使用了制表符和空格，可将文件中所有制表符替换为空格。

每行不要超过 79 个字符。对你使用的编辑器进行设置，使其在第 79 个字符处显示一条垂直参考线。使用 79 个字符的标准行长，可以在你屏幕上打开两三个文件的同时，看到各个文件的完整行。还建议注释行长不超过 72 个字符。

建议将程序不同的部分用空行隔开，但不要插入冗余的空行。空行不影响代码运行，但影响可读性。

动手一试

比萨：想出至少三种你喜欢的比萨，将名称存储在一个列表中，再用 for 循环将每种比萨的名称打印出来。

修改这个循环，使其打印包含比萨名称的句子，而不仅仅是比萨的名称。对每种比萨都显示一行输出，示例：I like pepperoni pizza.

在末尾添加一行代码（不包含在 for 循环中），指出你有多喜欢比萨。输出应包含每种比萨的消息，以及一个总结性的句子：I really love pizza！

favorite_pizzas = ['pepperoni', 'hawaiian', 'veggie']
for pizza in favorite_pizzas:
	# print(pizza)
	print(f"I like {pizza} pizza.")
print("I really love pizza！")

动物：想出三种有共同特征的动物，将名称存储在一个列表中，再用 for 循环打印出来。

针对每种动物都打印一个句子：A dog would make a great pet.

在末尾添加一行代码，指出动物的共同之处，如打印句子：Any of these animals would make a great pet!

animals = ["dog","cat","fish"]
for animal in animals:
	# print(animal)
	print(f"A {animal} would make a great pet.")
print("\nAny of these animals would make a great pet!")

数到 20：使用一个 for 循环打印数 1~20（含）。

for number in range(1,21):
	print(number)

100 万：创建一个包含 1~1 百万的列表，再用 for 循环打印出来。（若输出时间太长，按 Ctrl+C 停止或关闭输出窗口。）

numbers = list(range(1,1000001))
for number in numbers:
	print(number)

100 万求和：创建一个包含 1~1 百万的列表，使用min ()和max ()核实列表是从 1 开始到 1 百万结束。另外对列表调用函数 sum ()，看看 Python 将 1 百万个数相加要多久。

numbers = list(range(1,1000001))
print(min(numbers))
print(max(numbers))
print(sum(numbers))

奇数：通过range ()函数指定第三个参数来创建一个包含 1~20 的奇数列表，再用 for 循环打印出来。

odd_numbers = list(range(1,21,2))
for number in odd_numbers:
	print(number)

3 的倍数：创建一个包含 3~30 内能被 3 整除的列表，再用 for 循环打印出来。

threes = list(range(3,31,3))
for number in threes:
	print(number)

立方：创建一个包含 1~10 的立方数的列表，再用 for 循环打印出来。

cubes = []
for number in range(1,11):
	cube = number**3
	cubes.append(cube)
	
for cube in cubes:
	print(cube)

立方推导式：用列表推导式生成一个包含前 10 个整数的立方。

cubes = [number**3 for number in range(1,11)]
print(cubes)

切片：选择本章中的一个程序，在末尾添加代码，完成以下任务。

• 打印“The first three items in the list are:”，再用切片打印列表的前三个元素。
• 打印“Three items from the middle of the list are:”，再用切片打印列表中间的三个元素。
• 打印“The last three items in the list are:”，再用切片打印列表末尾三个元素。

favorite_pizzas = ['pepperoni', 'hawaiian', 'veggie']
print(f"The first three items in the list are:")
for item in favorite_pizzas[:3]:
	print(item)
print(f"Three items from the middle of the list are:{favorite_pizzas[0:3]}")
print(f"The last three items in the list are:{favorite_pizzas[-3:]})

你的比萨，我的比萨：在第 1 个比萨程序中，创建列表的副本，并将其赋给变量 friend_pizzas，完成如下任务。

• 原来的比萨列表中添加一种比萨。在列表friend_pizzas添加另一种比萨。
• 打印消息“My favorite pizzas are:”，用 for 循环打印第一个列表；
• 打印消息“My friend's favorite pizzas are:”，for 循环打印第二个列表。核实新增的比萨被添加到正确的列表中。

favorite_pizzas = ['pepperoni', 'hawaiian', 'veggie']
friend_pizzas = favorite_pizzas[:]
favorite_pizzas.append("meat lover's")
friend_pizzas.append('pesto') 
print("My favorite pizzas are:")
for pizza in favorite_pizzas:
	print(f"- {pizza}")
print("\nMy friend's favorite pizzas are:")
for pizza in friend_pizzas:
	print(f"- {pizza}")

使用多个循环：为了节省篇幅，程序没有使用 for 循环来打印列表。

自助餐：自助式餐馆提供 5 种简单食品，请将其存储在一个元组中。

• for 循环打印 5 种食品。
• 尝试修改其中一个元素，Python 会拒绝你这样做
• 餐馆调整菜单，替换两种食品。编写一行给元组变量赋值的代码，并用 for 循环将新元组的每个元素打印出来。

menu_items = ( 'rockfish sandwich', 'halibut nuggets', 'smoked salmon chowder', 'salmon burger', 'crab cakes',)

print("You can choose from the following menu items:") 
for item in menu_items:
	print(f"- {item}")
# menu_items[3]= 'g'
menu_items = ( 'rockfish sandwich', 'halibut nuggets', 'smoked salmon chowder', 'black cod tips', 'king crab legs',)
print("\nOur menu has been updated.")
print("You can now choose from the following items:")
for item in menu_items:
	print(f"- {item}")