第3章 串列簡介
在本章和下一章中，你將學習串列是什么以及如何使用串列元素，串列讓你能 夠在一個地方存盤成組的資訊，其中可以只包含幾個元素，也可以包含數百萬個 元素，串列是新手可直接使用的最強大的Python功能之一，它融合了眾多重要的 編程概念，
3.1 串列是什么
串列由一系列按特定順序排列的元素組成，你可以創建包含字母表中所有字 母、數字0～9或所有家庭成員姓名的串列；也可以將任何東西加入串列中，其中 的元素之間可以沒有任何關系，串列通常包含多個元素，因此給串列指定一個表 示復數的名稱（如letters、digits或names）是個不錯的主意，
在Python中，用方括號（[]）表示串列，并用逗號分隔其中的元素，
下面是 一個簡單的串列示例，其中包含幾個課程
# curriculums.py
curriculums = ['python與科學計算', 'R與數理統計', 'Linux作業系統應用']
print(curriculums)
輸出結果：['python與科學計算', 'R與數理統計', 'Linux作業系統應用']
鑒于這不是你要讓用戶看到的輸出，下面來學習如何訪問串列元素，
3.1.1 訪問串列元素
串列是有序集合，因此要訪問串列的任意元素，只需將該元素的位置（索 引）告訴Python即可，要訪問串列元素，可指出串列的名稱，再指出元素的索 引，并將后者放在方括號內，
例如，下面的代碼從串列bicycles中提取第一款自行車：
curriculums = ['python與科學計算', 'R與數理統計', 'Linux作業系統應用']
print(curriculums[0])
輸出結果：Python與科學計算
3.1.2 索引從0而不是1開始
在Python中，第一個串列元素的索引為0，而不是1，多數編程語言是如此規 定的，這與串列操作的底層實作相關，如果結果出乎意料，請看看你是否犯了簡 單的差一錯誤，
第二個串列元素的索引為1，根據這種簡單的計數方式，要訪問串列的任何元 素，都可將其位置減1，并將結果作為索引，例如，要訪問第四個串列元素，可使 用索引3，
下面的代碼訪問索引1和索引3處的課程：
curriculums = ['python與科學計算', 'R與數理統計', 'Linux作業系統應用', '軟體工程']
print(curriculums[1])
print(curriculums[3])
輸出結果：
R與數理統計
軟體工程
逆序索引
Python為訪問最后一個串列元素提供了一種特殊語法，通過將索引指定 為-1，可讓Python回傳最后一個串列元素：
curriculums = ['python與科學計算', 'R與數理統計', 'Linux作業系統應用', '軟體工程']
print(curriculums[-1])
print(curriculums[-4])
輸出結果：軟體工程
python與科學計算
3.1.3 使用串列中的各個值
你可以像使用其他變數一樣使用串列中的各個值，例如，可以使用f字串根據串列中的值來創建訊息，
下面嘗試從串列中提取第一款自行車，并使用這個值創建一條訊息：
curriculums = ['python與科學計算', 'R與數理統計', 'Linux作業系統應用', '軟體工程']
print(f'''
我選修的課程是{curriculums[0]}''')
print(f'\n我選修的課程是{curriculums[0]}')
輸出結果：我選修的課程是python與科學計算
我選修的課程是python與科學計算
動手試一試
請嘗試撰寫一些簡短的程式來完成下面的練習，以獲得一些使用Python串列 的第一手經驗，你可能需要為每章創建一個檔案夾，以整潔有序的方式存盤為完 成各章的練習而撰寫的程式，
練習3-1：姓名
將一些朋友的姓名存盤在一個串列中，并將其命名為 names，依次訪問該串列中的每個元素，從而將每個朋友的姓名列印出來，
names = ['李樂', '徐帆', '張三', '莉絲']
print(names[0])
print(names[1])
print(names[2])
print(names[-1])
輸出結果：李樂
徐帆
張三
莉絲
練習3-2：問候語
繼續使用練習3-1中的串列，但不列印每個朋友的姓名， 而為每人列印一條訊息，每條訊息都包含相同的問候語，但抬頭為相應朋友的姓名，
print('你好,' + names[0] + '!')
print(f'你好,{names[1]}!')
輸出結果：你好,李樂!
你好,徐帆!
練習3-3：自己的串列
想想你喜歡的通勤方式，如騎摩托車或開汽車，并創 建一個包含多種通勤方式的串列，根據該串列列印一系列有關這些通勤方式的宣 言，下面是一個例子，
I would like to own a Honda motorcycle.
jiaotongs = ['地鐵', '公交', '開車']
print(f'我習慣坐{jiaotongs[0]}去上班!')
輸出結果：我習慣坐地鐵去上班!
3.2 修改、添加和洗掉元素
你創建的大多數串列將是動態的，這意味著串列創建后，將隨著程式的運行 增刪元素，例如，你創建一個游戲，要求玩家射殺從天而降的外星人，為此，可 在開始時將一些外星人存盤在串列中，然后每當有外星人被射殺時，都將其從列 表中洗掉，而每次有新的外星人出現在螢屏上時，都將其添加到串列中，在整個 游戲運行期間，外星人串列的長度將不斷變化，
3.2.1 修改串列元素
修改串列元素的語法與訪問串列元素的語法類似，要修改串列元素，可指定 串列名和要修改的元素的索引，再指定該元素的新值，
例如，假設有一個摩托車串列，其中的第一個元素為’honda’，如何修改它 的值呢？
motorcycles = ['本田', '雅馬哈', '鈴木']
print(motorcycles)
motorcycles[0] = '杜卡迪'
print(motorcycles)
輸出結果：['本田', '雅馬哈', '鈴木']
['杜卡迪', '雅馬哈', '鈴木']
3.2.2 在串列中添加元素
你可能出于眾多原因要在串列中添加新元素，例如，你可能希望游戲中出現 新的外星人、添加可視化資料或給網站添加新注冊的用戶，Python提供了多種在 既有串列中添加新資料的方式，
在串列末尾添加元素(append)
在串列中添加新元素時，最簡單的方式是將元素附加（append）到串列，給 串列附加元素時，它將添加到串列末尾，繼續使用前一個示例中的串列，在其末 尾添加新元素’杜卡迪’：
motorcycles = ['本田', '雅馬哈', '鈴木']
print(motorcycles)
motorcycles.append('杜卡迪')
print(motorcycles)
輸出結果：['本田', '雅馬哈', '鈴木']
['本田', '雅馬哈', '鈴木', '杜卡迪']
在串列中插入元素(insert)
使用方法insert()可在串列的任何位置添加新元素，為此，你需要指定新元 素的索引和值，
motorcycles = ['本田', '雅馬哈', '鈴木']
print(motorcycles)
motorcycles.insert(1, '杜卡迪1')
print(motorcycles)
motorcycles.insert(-2, '杜卡迪2')
print(motorcycles)
輸出結果：['本田', '雅馬哈', '鈴木']
['本田', '杜卡迪1', '雅馬哈', '鈴木']
['本田', '杜卡迪1', '杜卡迪2', '雅馬哈', '鈴木']
串列新增一個串列extend
使用extend可以在串列最后新增一個串列，
motorcycles0 = ['本田', '雅馬哈', '鈴木']
motorcycles1 = ['本田', '雅馬哈', '鈴木']
print(motorcycles0)
motorcycles0.extend(['杜卡迪', '力帆'])
motorcycles1.append(['杜卡迪', '力帆'])
print(motorcycles0)
print(motorcycles1)
輸出結果：['本田', '雅馬哈', '鈴木']
['本田', '雅馬哈', '鈴木', '杜卡迪', '力帆']
['本田', '雅馬哈', '鈴木', ['杜卡迪', '力帆']]
3.2.3 從串列中洗掉元素
你經常需要從串列中洗掉一個或多個元素，例如，玩家將空中的一個外星人射殺后，你很可能要將其從存活的外星人串列中洗掉；當用戶在你創建的Web應用中注銷賬戶時，你就需要將該用戶從活動用戶串列中洗掉，你可以根據位置或 值來洗掉串列中的元素，
使用del陳述句洗掉元素
如果知道要洗掉的元素在串列中的位置，可使用del陳述句，
motorcycles = ['本田', '雅馬哈', '鈴木']
print(motorcycles)
del motorcycles[0]
print(motorcycles)
輸出結果：['本田', '雅馬哈', '鈴木']
['雅馬哈', '鈴木']
使用方法pop()洗掉元素
有時候，你要將元素從串列中洗掉，并接著使用它的值，例如，你可能需要 獲取剛被射殺的外星人的 坐標和 坐標，以便在相應的位置顯示爆炸效果；在 Web應用程式中，你可能要將用戶從活躍成員串列中洗掉，并將其加入到非活躍 成員串列中，
方法pop()洗掉串列末尾的元素，并讓你能夠接著使用它，術語彈出（pop） 源自這樣的類比：串列就像一個堆疊，而洗掉串列末尾的元素相當于彈出堆疊頂元素，
# motorcycles = ['本田', '雅馬哈', '鈴木']
# print(motorcycles)
# popped_motorcycle = motorcycles.pop()
# print(motorcycles)
# print(popped_motorcycle)
motorcycles = ['本田', '雅馬哈', '鈴木']
print(motorcycles)
motorcycles.pop()
print(motorcycles)
輸出結果：['本田', '雅馬哈', '鈴木']
['本田', '雅馬哈']
方法pop()有什么用處呢？假設串列中的摩托車是按購買時間存盤的，就可 使用方法pop()列印一條訊息，指出最后購買的是哪款摩托車：
motorcycles = ['本田', '雅馬哈', '鈴木']
last_owned = motorcycles.pop()
print(f'我最后擁有的摩托車是{last_owned}')
輸出結果：我最后擁有的摩托車是鈴木
彈出串列中任何位置處的元素
實際上，可以使用pop()來洗掉串列中任意位置的元素，只需在圓括號中指 定要洗掉元素的索引即可，
motorcycles = ['honda本田', 'yamaha雅馬哈', 'suzuki鈴木']
first_owned = motorcycles.pop(0)
print(motorcycles)
print(f'我擁有的第一輛摩托車是{first_owned.title()}')
輸出結果：['yamaha雅馬哈', 'suzuki鈴木']
我擁有的第一輛摩托車是Honda本田
別忘了，每當你使用pop()時，被彈出的元素就不再在串列中了，
如果你不確定該使用del陳述句還是pop()方法，下面是一個簡單的判斷標準：
如果你要從串列中洗掉一個元素，且不再以任何方式使用它，就使用del陳述句；如 果你要在洗掉元素后還能繼續使用它，就使用方法pop()，
根據值洗掉元素remove
有時候，你不知道要從串列中洗掉的值所處的位置，如果只知道要洗掉的元 素的值，可使用方法remove()，
motorcycles = ['honda本田', 'yamaha雅馬哈', 'suzuki鈴木']
motorcycles.remove('honda本田')
print(motorcycles)
輸出結果：使用remove()從串列中洗掉元素時，也可接著使用它的值，
下面洗掉 值'杜卡迪'并列印一條訊息，指出要將其從串列中洗掉的原因
motorcycles = ['本田', '雅馬哈', '鈴木', '杜卡迪']
print(motorcycles)
too_expensive = '杜卡迪'
motorcycles.remove(too_expensive)
print(motorcycles)
print(f"\n{too_expensive.title()} 太奢侈了！")
輸出結果：['本田', '雅馬哈', '鈴木', '杜卡迪']
['本田', '雅馬哈', '鈴木']
杜卡迪 太奢侈了！
注意
方法remove()只洗掉第一個指定的值，如果要洗掉的值可能在串列中 出現多次，就需要使用回圈來確保將每個值都洗掉，這將在第7章中介紹，
motorcycles = ['本田', '雅馬哈', '杜卡迪', '鈴木', '杜卡迪', '杜卡迪', ]
too_expensive = '杜卡迪'
motorcycles.remove(too_expensive)
print(motorcycles)
motorcycles.remove(too_expensive)
print(motorcycles)
motorcycles.remove(too_expensive)
print(motorcycles)
輸出結果：['本田', '雅馬哈', '鈴木', '杜卡迪', '杜卡迪']
['本田', '雅馬哈', '鈴木', '杜卡迪']
['本田', '雅馬哈', '鈴木']
動手試一試
下面的練習比第2章的練習要復雜些，但讓你有機會以前面介紹過的各種方式 使用串列，
練習3-4: 嘉賓名單
如果你可以邀請任何人一起共進晚餐（無論是在世的還 是故去的），你會邀請哪些人？請創建一個串列，其中包含至少三個你想邀請的 人，然后使用這個串列列印訊息，邀請這些人來與你共進晚餐，
poeples = ['張三', '里斯', '王五']
print('誠摯邀請以下同學參加今晚的會餐:')
print(f'\t {poeples[0]}')
print(f'\t {poeples[1]}')
print(f'\t {poeples[2]}')
輸出結果：誠摯邀請以下同學參加今晚的會餐:
張三
里斯
王五
練習3-5: 修改嘉賓名單
你剛得知有位嘉賓無法赴約，因此需要另外邀請一位嘉賓， 以完成練習3-4時撰寫的程式為基礎，在程式末尾添加一條print陳述句，指出哪位 嘉賓無法赴約， 修改嘉賓名單，將無法赴約的嘉賓的姓名替換為新邀請的嘉賓的姓名， 再次列印一系列訊息，向名單中的每位嘉賓發出邀請，
print(f"{poeples[0]}無法參加")
poeples[0] = '趙六'
print(f'誠摯邀請{poeples[0]}同學參加今晚的會餐!')
輸出結果：
張三無法參加
誠摯邀請趙六同學參加今晚的會餐!
練習3-6: 添加嘉賓
你剛找到了一個更大的餐桌，可容納更多的嘉賓，請想 想你還想邀請哪三位嘉賓，
以完成練習3-4或練習3-5時撰寫的程式為基礎，在程式末尾添加一條print語 句，指出你找到了一個更大的餐桌，
使用insert()將一位新嘉賓添加到名單開頭，
使用insert()將另一位新嘉賓添加到名單中間，
使用append()將最后一位新嘉賓添加到名單末尾，
列印一系列訊息，向名單中的每位嘉賓發出邀請，
poeples = ['張三', '里斯', '王五']
poeples.insert(0, '雄大')
poeples.insert(3, '雄二')
poeples.append("黃七")
print('誠摯邀請以下同學參加今晚的會餐:')
print(f'\t {poeples[0]}')
print(f'\t {poeples[1]}')
print(f'\t {poeples[2]}')
print(f'\t {poeples[3]}')
print(f'\t {poeples[4]}')
print(f'\t {poeples[5]}')
輸出結果：誠摯邀請以下同學參加今晚的會餐:
雄大
張三
里斯
雄二
王五
黃七
練習3-7: 縮減名單
你剛得知新購買的餐桌無法及時送達，因此只能邀請兩 位嘉賓，
以完成練習3-6時撰寫的程式為基礎，在程式末尾添加一行代碼，列印一條你只能 邀請兩位嘉賓共進晚餐的訊息，
使用pop()不斷地洗掉名單中的嘉賓，直到只有兩位嘉賓為止，每次從名單中彈 出一位嘉賓時，都列印一條訊息，讓該嘉賓知悉你很抱歉，無法邀請他來共進晚 餐，
對于余下兩位嘉賓中的每一位，都列印一條訊息，指出他依然在受邀人之列，
使用del將最后兩位嘉賓從名單中洗掉，讓名單變成空的，列印該名單，核實程式 結束時名單確實是空的，
one = poeples.pop(0)
print(f"{one}無法參加今晚會餐!")
del poeples[-1]
print(poeples)
poeples.remove('雄二')
print(poeples)
輸出結果：雄大無法參加今晚會餐!
['張三', '里斯', '雄二', '王五']
['張三', '里斯', '王五']
3.3 組織串列
在你創建的串列中，元素的排列順序常常是無法預測的，因為你并非總能控 制用戶提供資料的順序，這雖然在大多數情況下是不可避免的，但你經常需要以 特定的順序呈現資訊，有時候，你希望保留串列元素最初的排列順序，而有時候 又需要調整排列順序，Python提供了很多組織串列的方式，可根據具體情況選 用，
3.3.1使用方法sort()對串列永久排序
Python方法sort()讓你能夠較為輕松地對串列進行排序，假設你有一個汽車 串列，并要讓其中的汽車按字母順序排列，為簡化這項任務，假設該串列中的所 有值都是小寫的，
cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
cars.sort()
print(cars)
輸出結果：
['audi', 'bmw', 'subaru', 'toyota']
3.3.2 使用函式sorted()對串列臨時排序
要保留串列元素原來的排列順序，同時以特定的順序呈現它們，可使用函式 sorted()，函式sorted()讓你能夠按特定順序顯示串列元素，同時不影響它們 在串列中的原始排列順序，
下面嘗試來對汽車串列呼叫這個函式，
cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
print('原始串列：')
print(cars)
print('排序后串列：')
print(sorted(cars, reverse=True))
print('原始串列：')
print(cars)
輸出結果：原始串列：
['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
排序后串列：
['toyota', 'subaru', 'bmw', 'audi']
原始串列：
['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
注意，呼叫函式sorted()后，串列元素的排列順序并沒有變（如果要按與字母順序相反的順序顯示串列，也可向函式sorted()傳遞引數 reverse=True，
注意 在并非所有的值都是小寫時，按字母順序排列串列要復雜些，決定排 列順序時，有多種解讀大寫字母的方式，要指定準確的排列順序，可能比我們這 里所做的要復雜，然而，大多數排序方式是以本節介紹的知識為基礎的，
3.3.3 倒著列印串列
要反轉串列元素的排列順序，可使用方法reverse()，假設汽車串列是按購 買時間排列的，可輕松地按相反的順序排列其中的汽車：
cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
print(cars)
cars.reverse()
print(cars)
輸出結果：['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
['subaru', 'toyota', 'audi', 'bmw']
注意，reverse()不是按與字母順序相反的順序排列串列元素，而只是反轉 串列元素的排列順序： [‘bmw’, ‘audi’, ‘toyota’, ‘subaru’]
[‘subaru’, ‘toyota’, ‘audi’, ‘bmw’]
方法reverse()永久性地修改串列元素的排列順序，但可隨時恢復到原來的 排列順序，只需對串列再次呼叫reverse()即可，
3.3.4 確定串列的長度
使用函式len()可快速獲悉串列的長度，在下面的示例中，串列包含四個元 素，因此其長度為4：
cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
print(len(cars))
mycars = []
print(len(mycars))
mycars2 = list()
print(len(mycars))
輸出結果：4
0
0
需要完成如下任務時，len()很有用：明確還有多少個外星人未被射殺，確 定需要管理多少項可視化資料，計算網站有多少注冊用戶，等等，
注意
Python計算串列元素數時從1開始，因此確定串列長度時，你應該不會 遇到差一錯誤，
動手試一試
練習3-8：放眼世界
想出至少5個你渴望去旅游的地方，
將這些地方存盤在一個串列中，并確保其中的元素不是按字母順序排列的，
按原始排列順序列印該串列，不要考慮輸出是否整潔的問題，只管列印原始 Python串列，
使用sorted()按字母順序列印這個串列，同時不要修改它，
再次列印該串列，核實排列順序未變，
使用sorted()按與字母順序相反的順序列印這個串列，同時不要修改它，
再次列印該串列，核實排列順序未變，
使用reverse()修改串列元素的排列順序，
列印該串列，核實排列順序確實變 了，
使用reverse()再次修改串列元素的排列順序，
列印該串列，核實已恢復到原來 的排列順序，
使用sort()修改該串列，使其元素按字母順序排列，
列印該串列，核實排列順序 確實變了，
使用sort()修改該串列，使其元素按與字母順序相反的順序排列，
列印該串列， 核實排列順序確實變了，
postions = ['大雁塔', '未央湖', '興慶公園']
print(sorted(postions))
print(sorted(postions, reverse=True))
sorted_postions = sorted(postions)
sorted_postions.reverse()
print(sorted_postions)
postions.reverse()
print(postions)
postions.sort()
print(postions)
postions.sort(reverse=True)
print(postions)
輸出結果：['興慶公園', '大雁塔', '未央湖']
['未央湖', '大雁塔', '興慶公園']
['未央湖', '大雁塔', '興慶公園']
['興慶公園', '未央湖', '大雁塔']
['興慶公園', '大雁塔', '未央湖']
['未央湖', '大雁塔', '興慶公園']
練習3-9：晚餐嘉賓
在完成練習3-4~練習3-7時撰寫的程式之一中，使用 len()列印一條訊息，指出你邀請了多少位嘉賓來共進晚餐，
print(len(poeples))
輸出結果：3
練習3-10：嘗試使用各個函式
想想可存盤到串列中的東西，如山川、河 流、國家、城市、語言或你喜歡的任何東西，撰寫一個程式，在其中創建一個包 含這些元素的串列，然后，對于本章介紹的每個函式，都至少使用一次來處理這 個串列，
3.4 使用串列時避免索引錯誤
剛開始使用串列時，經常會遇到一種錯誤，假設你有一個包含三個元素的列 表，卻要求獲取第四個元素：
motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
print(motorcycles[3])
輸出結果：---------------------------------------------------------------------------
IndexError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-63-9811709cfb18> in <module>
1 motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
----> 2 print(motorcycles[3])
IndexError: list index out of range
Python試圖向你提供位于索引3處的元素，但它搜索串列motorcycles時， 卻發現索引3處沒有元素，鑒于串列索引差一的特征，這種錯誤很常見，有些人從 1開始數，因此以為第三個元素的索引為3，然而在Python中，第三個元素的索引 為2，因為索引是從0開始的，
索引錯誤意味著Python在指定索引處找不到元素，程式發生索引錯誤時，請 嘗試將指定的索引減1，然后再次運行程式，看看結果是否正確，
別忘了，每當需要訪問最后一個串列元素時，都可使用索引-1，這在任何情 況下都行之有效，即便你最后一次訪問串列后，其長度發生了變化：
motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
print(motorcycles[-1])
輸出結果：suzuki
僅當串列為空時，這種訪問最后一個元素的方式才會導致錯誤：
motorcycles = []
print(motorcycles[0])
print(motorcycles[-1])
輸出結果：---------------------------------------------------------------------------
IndexError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-66-b15ced68789a> in <module>
1 motorcycles = []
----> 2 print(motorcycles[0])
3 print(motorcycles[-1])
IndexError: list index out of range
注意
發生索引錯誤卻找不到解決辦法時，請嘗試將串列或其長度列印出 來，串列可能與你以為的截然不同，在程式對其進行了動態處理時尤其如此，通 過查看串列或其包含的元素數，可幫助你找出這種邏輯錯誤，
動手試一試
練習3-11：有意引發錯誤
如果你還沒有在程式中遇到過索引錯誤，就嘗試 引發一個這種錯誤，在你的一個程式中，修改其中的索引，以引發索引錯誤，關 閉程式前，務必消除這個錯誤，
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