Python学习笔记：列表和字典

作者序

学习一门编程语言，语法是最基础的。但是学习语法往往不是那么困难，因此，写一篇语法笔记似乎显得不是那么有必要。事实正如此，对于Python中的循环、判断等语句，我并没有整理的意图，因为我觉得太过多余，即使可以玩的很花。但是对于列表和字典这一章内容，其重要之处或许不在于其语法有多难，而是其体现了一些数据结构的思想。在C++中，线性表与这里的列表；查找表与这里的字典，都有着一些奇妙的联系。而因为Python很好的隐藏了一些底层实现，若不注意细节而使用这些内置函数和方法，是极有可能出错的。因此，本文将这些内容记录下来，既可以作为初学者的参考，又可以作为我的笔记以待后续查阅。

正文

列表

什么是列表

Python中的列表是一系列特定元素按特定顺序构成的集合，这和C++中数组十分相似。对于列表，我们通常用[]来声明一个变量储存一个列表，例如

1 2	bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized'] #初始化结束的列表 empty = [] #声明一个空列表

访问列表元素

和C++相类似的，Python支持根据元素下标来访问元素。例如对于上面的bicycles列表，我们可以用bicycles[0]来访问元素'trek'。当然了，Python支持使用负数索引来访问列表元素，例如访问上面列表中的'specialized'，我们除了使用bicycles[3]，还可以使用bicycles[-1]来访问这个元素。对于长度未知的列表，我们可以用这个方式来访问末尾的几个元素。

列表元素的修改、添加和删除

既然我们说列表是一种线性表，那么其需要能够支持线性表的基本操作。Python内置了丰富的函数和方法支持我们做到这些操作，下面逐一介绍之。

修改元素

对于修改元素，我们可以直接指定列表元素下标修改之，例如

1	bicycles[0] = 'ducati'

这样，我们就将列表中原本的'trek'元素修改成了我们指定的'ducati'元素。

插入元素

对于插入元素，Python提供了两种方法，分别是insert()和append()。对于前者支持在指定位置插入元素，而后者是将元素插入到列表尾，例如下面代码：

bicycles = ['cannondale', 'redline', 'specialized']
print(bicycles)
bicycles.append('ducati')
print(bicycles)
bicycles.insert(2, 'trek')
print(bicycles)

则对应的程序输出为

1
2
3

['cannondale', 'redline', 'specialized']
['cannondale', 'redline', 'specialized', 'ducati']
['cannondale', 'redline', 'trek', 'specialized', 'ducati']

删除元素

对于删除元素，一般有三种方法：del语句，pop()方法和remove()方法。

对于del语句，你只需要指定删除的元素即可，例如

1	del bicycles[0]

就是删除bicycles中的第一个元素。

对于pop()方法，一般由两种使用方式：无参数和指定元素下标。对于无参数的pop()方法，会删除当前列表中的最后一个元素。这种模式下的pop()方法和之前提到过的append()方法可以天然的实现一个栈。或者，你也可以指定pop()的参数，例如bicycles.pop(1)，则其中的'redline'元素就会被移出列表。pop()方法具有返回值，返回值是被删除的元素。

对于remove()方法，是查找列表中第一个和指定参数相同的值，将其删去。注意，由于只删除第一个查找到的值，因而如果我们要将指定参数的值都删去，需要使用循环，例如

languages = ['cpp', 'python', 'c', 'go', 'python', 'html']
while 'python' in languages:
    languages.remove('python')
print(languages)

这种方式下，可以将列表中的所有指定元素都删除。

组织列表

除了基本的增删改查，我们对于列表还需要一些操作，这种操作不更改列表元素值，但是会更改元素之间的顺序。很便于使用的，Python依然为我们内置了强大的函数和方法来实现这些功能。

函数名	解释	用法示例
`sort()`方法	对列表永久非减（或非增）排列	`bicycles.sort()`或者`bicycles.sort(reverse = True)`
`sorted()`函数	对列表临时非减（或非增）排列	`sorted(bicycles)`或者`sorted(bicycles, reverse = True)`
`reverse()`方法	列表逆置	`bicycles.reverse()`
`len()`函数	列表求长	`len(bicycles)`
`example[:]`	列表切片	`bicycles[0:3]`

注意，复制列表时，注意一下两种方式的区别：

1
2
3

foods1 = ['apple', 'pizza', 'hamburger']
foods1 = foods2 #这种复制是错误的
foods1 = foods2[:] #利用列表切片的方式复制

第一种复制的结果是使得foods1和foods2指向了同一个列表，使得在更改foods1的列表元素时，foods2也会一同改变。而后者是两个互不干涉的、独立的列表。

字典

Python中，字典是若干组键-值对的集合，其一般形式如下：

target = {
    'color': 'blue',
    'points': 5,
    'speed': 'fast',
}

通过构建这样的键值对，我们可以通过键来访问其对应的值，有点类似于自定义下标的数组。上面示例中的target，就是我们说的字典。

访问字典的值

如同上面所说，我们完全可以把其当成数组来用。如果我们要知道target的color信息，我们可以通过下面的代码输出它：

1	print(target['color'])

这时控制台输出blue。

添加或修改键值对

这两点放在一起讲的原因是，两者的语法是相同的。请读者参见以下代码：

1 2	target['color'] = 'red' #1 target['x_position'] = 4 #2

对于第一条语句，首先在字典target中寻找关键字'color'，由于找到的缘故，将其对应的值覆写为'red'。对于第二条语句，由于无法在字典中查询到'x_position'的任何记录，因而新建了一对键值关系，并将其插入了字典中。

删除键值对

同样的，del语句给我们提供了删除键值对的方法。如果我们需要删除有关位置的信息，我们只需要del target['x_position']语句即可。

遍历键值对

如果我们想遍历键值对，可以使用的最简单的语句是：

1 2	for key, value in target.items(): print(key + " " + value)

上述语句将字典中的每一个键值对，都分别把键、值赋值给了key和value。当然了，这时的输出顺序未必按照我们定义的一般按顺序输出，原因是字典只保证键值对的一一对应关系，而不在意互相之间的顺序问题。因此，要按照顺序遍历字典，我们需要使用其他的方式，

对于字典，Python内置了两种方法：keys()方法和values()方法。两者返回的都是列表，前者是键组成的列表，后者是值组成的列表。相信到这里，你已经有思路如果按照顺序遍历字典了，这里给出一种方式：

favorite_language = {
    'jen': 'python',
    'sarah': 'c',
    'edward': 'ruby',
    'phli': 'python',
}
for person in sorted(favorite_language.keys()):
    print(person.title() + "'s favorite language is " + favorite_language[person].title() + ".")

上面的程序输出结果是

Edward's favorite language is Ruby.
Jen's favorite language is Python.
Phli's favorite language is Python.
Sarah's favorite language is C.

由此，我们做到了按照我们所想遍历字典。

尾声

读者可以看到，Python中的列表和字典，其实已经包含了很多数据结构的东西，并且都给我们准备了不错的函数和方法。巧妙的是，这两个结构都可以自我嵌套，甚至互相嵌套，功能可以说已经非常强大了。因此，就像学习C++时刚接触到的函数一样，列表和字典也是水很深的内容之一。随着我的了解不断深入，我也会不断更新这篇文章。基础部分，就到此为止了。

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