搞懂Python切片操作

利用python解决问题的过程中，经常会遇到从某个对象中抽取部分值的情况。“切片”操作正是专门用于实现这一目标的有力武器。理论上，只要条件表达式得当，可以通过单次或多次切片操作实现任意目标值切取。切片操作的基本语法比较简单，但如果不彻底搞清楚内在逻辑，也极容易产生错误，而且这种错误有时隐蔽得较深，难以察觉。本文通过详细例子总结归纳了切片操作的各种情形，下文均以list类型作为实验对象，其结论可推广至其他可切片对象。

一、 Python可切片对象的索引方式

包括：正索引和负索引两部分，如下图所示，以list对象a = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]为例：

二、 Python切片操作的一般方式

一个完整的切片表达式包含两个“:”，用于分隔三个参数(start_index、end_index、step)。当只有一个“:”时，默认第三个参数step=1；当一个“:”也没有时，start_index=end_index，表示切取start_index指定的那个元素。

切片操作基本表达式：object[start_index:end_index:step]

step：正负数均可，其绝对值大小决定了切取数据时的‘‘步长”，正负号决定了“切取方向”，正号表示“从左往右”取值，负号表示“从右往左”取值。当step省略时，默认为1，即从左往右以步长1取值。“切取方向非常重要！”“切取方向非常重要！”“切取方向非常重要！”，重要的事情说三遍！

start_index：表示起始索引（包含该索引对应值）；该参数省略时，表示从对象“端点”开始取值，至于是从“起点”还是从“终点”开始，则由step参数的正负决定，step为正从“起点”开始，为负从“终点”开始。

end_index：表示终止索引（不包含该索引对应值）；该参数省略时，表示一直取到数据“端点”，至于是到“起点”还是到“终点”，同样由step参数的正负决定，step为正时直到“终点”，为负时直到“起点”。

因此需要注意一点，start_index和end_index省略时，都是包含对象端点的，代表从对象端点开始取值或者一直取值到对象端点，知悉！！！

三、 Python切片操作详细例子

以下示例均以list对象a = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]为例：

>>>a = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

1. 切取单个元素

>>>a[0]
>>>0
>>>a[-4]
>>>6
当索引只有一个数时，表示切取某一个元素。

2. 切取完整对象

>>>a[:] #从左往右
>>> [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>>a[::]#从左往右
>>> [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>>a[::-1]#从右往左
>>> [9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]

步长step为负，相当于从右往左取数据， 最右边的元素变为起点了

3. start_index和end_index全为正（+）索引的情况

>>>a[1:6]
>>> [1, 2, 3, 4, 5]
step=1，从左往右取值，start_index=1到end_index=6同样表示从左往右取值。

>>>a[1:6:-1]
>>> []
输出为空列表，说明没取到数据。
step=-1，决定了从右往左取值，而start_index=1到end_index=6决定了从左往右取值，两者矛盾，所以为空。

>>>a[6:2]
>>> []
同样输出为空列表。
step=1，决定了从左往右取值，而start_index=6到end_index=2决定了从右往左取值，两者矛盾，所以为空。

>>>a[:6]
>>> [0, 1, 2, 3, 4, 5]
step=1，表示从左往右取值，而start_index省略时，表示从端点开始，因此这里的端点是“起点”，即从“起点”值0开始一直取到end_index=6（该点不包括）。

>>>a[:6:-1]
>>> [9, 8, 7]
step=-1，从右往左取值，而start_index省略时，表示从端点开始，因此这里的端点是“终点”，即从“终点”值9开始一直取到end_index=6（该点不包括）。

>>>a[6:]
>>> [6, 7, 8, 9]
step=1，从左往右取值，从start_index=6开始，一直取到“终点”值9。

>>>a[6::-1]
>>> [6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]
step=-1，从右往左取值，从start_index=6开始，一直取到“起点”0。

4. start_index和end_index全为负（-）索引的情况

>>>a[-1:-6]
>>> []
step=1，从左往右取值，而start_index=-1到end_index=-6决定了从右往左取值，两者矛盾，所以为空。
索引-1在-6的右边（如上图）

>>>a[-1:-6:-1]
>>> [9, 8, 7, 6, 5]
step=-1，从右往左取值，start_index=-1到end_index=-6同样是从右往左取值。
索引-1在6的右边（如上图）

>>>a[-6:-1]
>>> [4, 5, 6, 7, 8]
step=1，从左往右取值，而start_index=-6到end_index=-1同样是从左往右取值。
索引-6在-1的左边（如上图）

>>>a[:-6]
>>> [0, 1, 2, 3]
step=1，从左往右取值，从“起点”开始一直取到end_index=-6（该点不包括）。

>>>a[:-6:-1]
>>> [9, 8, 7, 6, 5]
step=-1，从右往左取值，从“终点”开始一直取到end_index=-6（该点不包括）。

>>>a[-6:]
>>> [4, 5, 6, 7, 8, 9]
step=1，从左往右取值，从start_index=-6开始，一直取到“终点”。

>>>a[-6::-1]
>>> [4, 3, 2, 1, 0]
step=-1，从右往左取值，从start_index=-6开始，一直取到“起点”。

5. start_index和end_index正（+）负（-）混合索引的情况

>>>a[1:-6]
>>> [1, 2, 3]
start_index=1在end_index=-6的左边，因此从左往右取值，而step=1同样决定了从左往右取值，因此结果正确

>>>a[1:-6:-1]
>>> []
start_index=1在end_index=-6的左边，因此从左往右取值，但step=-则决定了从右往左取值，两者矛盾，因此为空。

>>>a[-1:6]
>>> []
start_index=-1在end_index=6的右边，因此从右往左取值，但step=1则决定了从左往右取值，两者矛盾，因此为空。

>>>a[-1:6:-1]
>>> [9, 8, 7]
start_index=-1在end_index=6的右边，因此从右往左取值，而step=-1同样决定了从右往左取值，因此结果正确。

6. 多层切片操作，计算上就是一层切片一层切片取值，上一层切片的结果当作下一层切片的数据计算，跟管道一样。

>>>a[:8][2:5][-1:]
>>> [4]
相当于：
a[:8]=[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
a[:8][2:5]= [2, 3, 4]
a[:8][2:5][-1:] = [4]
理论上可无限次多层切片操作，只要上一次返回的是非空可切片对象即可。

7. 切片操作的三个参数可以用表达式

>>>a[2+1:3*2:7%3]
>>> [3, 4, 5]
即：a[2+1:3*2:7%3] = a[3:6:1]

8. 其他对象的切片操作

前面的切片操作以list对象为例进行说明，但实际上可进行切片操作的数据类型还有很多，包括元组、字符串等等。

>>> (0, 1, 2, 3, 4, 5)[:3]
>>> (0, 1, 2)
元组的切片操作

>>>'ABCDEFG'[::2]
>>>'ACEG'
字符串的切片操作

>>>for i in range(1,100)[2::3][-5:]: 
       print(i)
>>>87
90
93
96
99
就是利用range()函数生成1-99的整数，然后从start_index=2（即3）开始以step=3取值，直到终点，再在新序列中取最后五个数。

四、 常用切片操作

1.取偶数位置

>>>b = a[::2]
[0, 2, 4, 6, 8]

2.取奇数位置

>>>b = a[1::2]
[1, 3, 5, 7, 9]

3.拷贝整个对象

>>>b = a[:] #
>>>print(b) #[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>>print(id(a)) #41946376
>>>print(id(b)) #41921864
或
>>>b = a.copy()
>>>print(b) #[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>>print(id(a)) #39783752
>>>print(id(b)) #39759176

需要注意的是：[:]和.copy()都属于“浅拷贝”，只拷贝最外层元素，内层嵌套元素则通过引用方式共享，而非独立分配内存，如果需要彻底拷贝则需采用“深拷贝”方式，如下例所示：

a = [1,2,['A','B']]
print('a={}'.format(a))
b = a[:]
b[0] = 9 #修改b的最外层元素，将1变成9
b[2][0] = 'D' #修改b的内嵌层元素
print('a={}'.format(a))
print('b={}'.format(b))
print('id(a)={}'.format(id(a)))
print('id(b)={}'.format(id(b)))

打印如下
a=[1, 2, ['A', 'B']] #原始a
a=[1, 2, ['D', 'B']] #b修改内部元素A为D后，a中的A也变成了D，说明共享内部嵌套元素，但外部元素1没变。
b=[9, 2, ['D', 'B']] #修改后的b
id(a)=38669128
id(b)=38669192

4.修改单个元素

>>>a[3] = ['A','B']
[0, 1, 2, ['A', 'B'], 4, 5, 6, 7, 8, 9]

5.在某个位置插入元素

>>>a[3:3] = ['A','B','C']
[0, 1, 2, 'A', 'B', 'C', 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>>a[0:0] = ['A','B']
['A', 'B', 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

6.替换一部分元素

>>>a[3:6] = ['A','B']
[0, 1, 2, 'A', 'B', 6, 7, 8, 9]

五、 总结

（一）start_index、end_index、step三者可同为正、同为负，或正负混合。必须遵循一个原则，即：当start_index表示的实际位置在end_index的左边时，从左往右取值，此时step必须是正数（同样表示从左往右）；当start_index表示的实际位置在end_index的右边时，表示从右往左取值，此时step必须是负数（同样表示从右往左），即两者的取值顺序必须相同。即同时要考虑start_index和end_index的位置大小和step步长的正负才能判断切片操作是否合理。

（二）当start_index或end_index省略时，取值的起始索引和终止索引由step的正负来决定，这种情况不会有取值方向矛盾（即不会返回空列表[]），但step正和负取到的结果顺序是相反的，因为一个向左一个向右。

（三）step的正负是必须要考虑的，尤其是当step省略时。比如a[-1:]，很容易就误认为是从“终点”开始一直取到“起点”，即a[-1:]= [9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]，但实际上a[-1:]=[9]（注意不是9），原因在于step省略时step=1表示从左往右取值，而起始索引start_index=-1本身就是对象的最右边元素了，再往右已经没数据了，因此结果只含有9一个元素。

（四）需要注意：“取单个元素（不带“:”）”时，返回的是对象的某个元素，其类型由元素本身的类型决定，而与母对象无关，如上面的a[0]=0、a[-4]=6，元素0和6都是“数值型”，而母对象a却是“list”型；“取连续切片（带“:”）”时，返回结果的类型与母对象相同，哪怕切取的连续切片只包含一个元素，如上面的a[-1:]=[9]，返回的是一个只包含元素“9”的list，而非数值型“9”。

参考文献：
彻底搞懂Python切片操作 - 简书