入门 Python 语言：数据结构 - 列表（数组）_python中的数组操作-优快云博客

本系列文章目的在于将 Python 的基础内容完全夯实，最终目的是为后期的深度学习在算法上有一定的铺垫，前期在学习数学的过程中也会有很大的帮助，相对于 C++ 来说 Python 有自身的优势，文末会有 Python 的优势对比于 C++ 的维度点说明，我已经先写过 C++的基础使用了，两种语言各自有各自的优势，我们要根据具体的需求来分析使用哪种语言更为方便，其它的语言暂时不在考虑范畴之内，我们的目标是AI深度学习。

前置环境与代码结构文章：

1、Python 环境配置与Jupyter Notebook开发工具下载使用

2、入门 Python 语言：Python基础课程目录

📚本篇目标

让初学者了解 Python 中列表（数组）这一重要数据结构的基本概念。
掌握列表的定义、创建方法以及元素的访问和修改操作。
熟悉列表的常用操作，如切片、追加、插入、删除元素、排序和反转等。
理解嵌套列表的结构和使用方式。

🔥重难点说明

重点

列表的基本操作，包括元素的访问、修改、追加、删除等，这些操作是日常编程中处理列表数据的基础。
列表切片的使用，它可以灵活地获取列表的部分元素，是非常实用的技巧。
列表排序和反转操作，能帮助对列表数据进行整理和处理。

难点

列表切片的参数理解和运用，尤其是起始索引、结束索引和步长的组合使用。
嵌套列表的操作，包括多层索引的使用和对嵌套结构的理解，容易在操作中出现索引越界等错误。

📖学习正文

列表定义与创建

在 Python 中，列表是一种有序、可变的数据结构，使用方括号 [] 来定义。可以包含不同类型的元素。

# 创建一个空列表
empty_list = []
print("空列表:", empty_list)

# 创建包含元素的列表
fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
print("水果列表:", fruits)

执行效果：

空列表: []
水果列表: ['apple', 'banana', 'cherry']

列表元素访问与修改

可以使用索引来访问列表中的元素，索引从 0 开始。也可以通过索引对列表元素进行修改。

fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
# 访问第一个元素
first_fruit = fruits[0]
print("第一个水果:", first_fruit)

# 修改第二个元素
fruits[1] = "grape"
print("修改后的列表:", fruits)

执行效果：

第一个水果: apple
修改后的列表: ['apple', 'grape', 'cherry']

列表常用操作

列表切片

列表切片用于获取列表的部分元素，语法为 list[start:stop:step]，其中 start 是起始索引，stop 是结束索引（不包含），step 是步长。

numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
# 获取索引 1 到 3 的元素
slice1 = numbers[1:4]
print("切片 1:", slice1)

# 从索引 0 开始，每隔一个元素取一个
slice2 = numbers[0::2]
print("切片 2:", slice2)

执行效果：

切片 1: [2, 3, 4]
切片 2: [1, 3, 5, 7, 9]

列表追加、插入、删除元素

fruits = ["apple", "banana"]
# 追加元素
fruits.append("cherry")
print("追加元素后的列表:", fruits)

# 插入元素
fruits.insert(1, "grape")
print("插入元素后的列表:", fruits)

# 删除指定元素
fruits.remove("banana")
print("删除元素后的列表:", fruits)

# 删除指定索引的元素
del fruits[0]
print("再次删除元素后的列表:", fruits)

执行效果：

追加元素后的列表: ['apple', 'banana', 'cherry']
插入元素后的列表: ['apple', 'grape', 'banana', 'cherry']
删除元素后的列表: ['apple', 'grape', 'cherry']
再次删除元素后的列表: ['grape', 'cherry']

列表排序、反转

numbers = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5]
# 排序
numbers.sort()
print("排序后的列表:", numbers)

# 反转
numbers.reverse()
print("反转后的列表:", numbers)

执行效果：

排序后的列表: [1, 1, 2, 3, 3, 4, 5, 5, 5, 6, 9]
反转后的列表: [9, 6, 5, 5, 5, 4, 3, 3, 2, 1, 1]

嵌套列表

嵌套列表是指列表中的元素也是列表。可以通过多层索引来访问嵌套列表中的元素。

matrix = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]
# 访问第二行第三列的元素
element = matrix[1][2]
print("嵌套列表中的元素:", element)

执行效果：

嵌套列表中的元素: 6

💻练习题

单选题-5

1. 以下哪种方式可以创建一个空列表？
A. list {}
B. []
C. ()
D. {}
2. 对于列表 my_list = [1, 2, 3, 4, 5]，my_list[1:3] 的结果是？
A. [1, 2]
B. [2, 3]
C. [3, 4]
D. [2, 3, 4]
3. 要在列表 fruits = ["apple", "banana"] 的末尾添加元素 "cherry"，应使用的方法是？
A. insert ()
B. append ()
C. remove ()
D. pop ()
4. 执行以下代码后，列表 numbers 的结果是？

python
numbers = [1, 2, 3]
numbers.reverse()

A. [1, 2, 3]
B. [3, 2, 1]
C. [2, 1, 3]
D. [1, 3, 2]
5. 对于嵌套列表 nested_list = [[1, 2], [3, 4]]，访问元素 4 的正确方式是？
A. nested_list [0][1]
B. nested_list [1][0]
C. nested_list [1][1]
D. nested_list [0][0]

多选题-3

1. 以下属于列表常用操作方法的有？
A. append ()
B. insert ()
C. sort ()
D. reverse ()

2. 列表切片my_list[2:5] 可以获取列表 my_list 中哪些索引的元素？
A. 2
B. 3
C. 4
D. 5

3. 关于列表的说法，正确的是？
A. 列表中的元素可以是不同的数据类型
B. 列表是可变的数据结构
C. 列表的索引从 1 开始
D. 可以使用负数索引访问列表元素

判断题-2

列表的 sort() 方法会返回一个新的排序后的列表，原列表不变。（）

可以使用 del 语句删除列表中的元素。（）

代码题-1

编写一个 Python 程序，创建一个包含 1 到 10 的列表，然后将列表中的偶数元素删除，最后打印剩余的列表。

📝答案解析

单选题

答案：B
- 在 Python 中，使用 [] 可以创建一个空列表，所以选 B。选项 A 语法错误；选项 C () 用于创建元组；选项 D {} 用于创建字典。
答案：B
- 列表切片 my_list[1:3] 表示从索引 1 开始（包含）到索引 3 结束（不包含），所以结果是 [2, 3]，选 B。
答案：B
- append() 方法用于在列表末尾添加元素，所以选 B。insert() 用于在指定位置插入元素；remove() 用于删除指定元素；pop() 用于删除并返回指定索引的元素。
答案：B
- reverse() 方法会将列表中的元素反转，所以 numbers 列表反转后变为 [3, 2, 1]，选 B。
答案：C
- 嵌套列表 nested_list = [[1, 2], [3, 4]] 中，元素 4 在第二行（索引为 1）第三列（索引为 1），所以访问方式是 nested_list[1][1]，选 C。

多选题

答案：ABCD
- append() 用于追加元素，insert() 用于插入元素，sort() 用于排序，reverse() 用于反转，它们都是列表常用的操作方法，所以选 ABCD。
答案：ABC
- 列表切片 my_list[2:5] 表示从索引 2 开始（包含）到索引 5 结束（不包含），所以会获取索引为 2、3、4 的元素，选 ABC。
答案：ABD
- 列表中的元素可以是不同的数据类型，列表是可变的数据结构，可以通过索引修改元素；列表的索引从 0 开始；可以使用负数索引从列表末尾开始访问元素。所以选 ABD。

判断题

答案：错误
- 列表的 sort() 方法会直接对原列表进行排序，不会返回新的列表，原列表会被修改。所以该说法错误。
答案：正确
- 可以使用 del 语句删除列表中的元素，例如 del my_list[0] 可以删除列表 my_list 中的第一个元素。所以该说法正确。

代码题

numbers = list(range(1, 11))
new_numbers = []
for num in numbers:
    if num % 2 != 0:
        new_numbers.append(num)
print(new_numbers)

首先使用 range(1, 11) 生成 1 到 10 的整数序列，再用 list() 函数将其转换为列表。然后遍历列表，将奇数元素添加到新列表 new_numbers 中，最后打印新列表。

总结

本文围绕 Python 中的列表（数组）展开，详细介绍了列表的定义、创建、元素访问与修改，以及常用操作如切片、追加、插入、删除元素、排序和反转等，还讲解了嵌套列表的使用。通过示例代码展示了各操作的执行效果，并通过练习题巩固了所学知识。掌握列表的使用对于 Python 编程至关重要，希望初学者能熟练运用这些知识处理各种列表数据。

Python的优势对比于 C++ 的维度点说明

对比维度	Python 优势	C++ 情况
性能效率	1. 开发效率高：代码简洁，语法灵活，能够用较少的代码实现相同的功能，缩短开发周期。 2. 有高性能库支持：对于计算密集型任务，可以使用如 NumPy、Pandas 等高性能库，它们底层使用 C 或 Fortran 实现，能在一定程度上弥补 Python 执行速度慢的问题。	1. 开发效率低：代码相对冗长，需要编写更多的代码来实现相同功能，开发周期较长。 2. 开发难度大：需要手动管理内存，容易出现内存泄漏等问题，对开发者要求较高。
底层控制能力	1. 代码编写简单快速：无需关注底层硬件细节，能让开发者更专注于业务逻辑的实现，快速搭建应用原型。 2. 适合快速迭代开发：在应用开发过程中，能够快速对代码进行修改和调整，适应不断变化的需求。	1. 代码编写复杂：需要对底层硬件有深入了解，编写代码时要处理很多底层细节，开发难度大。 2. 开发周期长：由于需要关注底层，代码的修改和调整相对困难，不适合快速迭代开发。
语言特性	1. 语法简洁易懂：代码可读性高，易于学习和上手，降低了编程门槛，适合初学者。 2. 动态类型灵活：在编写代码时无需提前声明变量类型，能够根据需要灵活赋值，提高了代码的编写效率。	1. 语法复杂：学习成本较高，对于初学者来说有一定难度。 2. 静态类型不够灵活：在编写代码时需要提前声明变量类型，不够灵活，修改代码时可能需要对类型进行调整。
可移植性	1. 跨平台部署方便：只要安装了相应的 Python 解释器，代码可以在不同操作系统上轻松运行，无需重新编译。 2. 云服务支持好：很多云服务平台都提供了 Python 运行环境，方便将 Python 应用部署到云端。	1. 跨平台编译麻烦：不同操作系统的编译器和运行时环境可能存在差异，需要针对不同平台进行编译和调试。 2. 云服务集成复杂：将 C++ 应用部署到云服务平台时，需要处理更多的底层配置和依赖问题。
生态系统和工具链	1. 库丰富且易用：拥有大量的开源库和框架，涵盖了数据分析、机器学习、Web 开发等多个领域，能够快速实现各种功能。 2. 社区活跃：有庞大的开发者社区，遇到问题可以很容易找到解决方案和技术支持。	1. 库学习成本高：虽然有很多专业级库，但部分库的学习曲线较陡，使用起来有一定难度。 2. 社区相对较小：相比 Python 社区，C++ 社区规模相对较小，获取技术支持和解决方案的渠道相对较少。
安全性和稳定性	1. 内置安全机制：有一些内置的安全机制，如异常处理机制，能够在程序出现错误时进行捕获和处理，避免程序崩溃。 2. 代码审查相对容易：简洁的语法和动态类型使得代码结构相对简单，在代码审查时更容易发现问题。	1. 手动管理易出错：手动管理内存和资源容易出现错误，如内存泄漏、悬空指针等，影响程序的稳定性和安全性。 2. 代码审查复杂：由于语法复杂，代码结构可能比较复杂，在代码审查时需要花费更多的时间和精力。