列表与元组

掌握Python中最常用的序列类型

列表(List)

什么是列表

列表 是Python中最常用的数据结构，用于存储多个元素的有序集合。

# 创建列表
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
names = ["张三", "李四", "王五"]
mixed = [1, "hello", True, 3.14]  # 可以混合类型
empty = []  # 空列表

列表特点

• 有序：元素有固定顺序
• 可变：可以修改、添加、删除元素
• 可重复：元素可以重复
• 可嵌套：可以包含其他列表

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列表基本操作

访问元素

fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子", "葡萄", "西瓜"]

# 索引访问（从0开始）
print(fruits[0])   # 苹果
print(fruits[2])   # 橙子

# 负索引（从末尾开始）
print(fruits[-1])  # 西瓜
print(fruits[-2])  # 葡萄

# 切片
print(fruits[1:3])   # ['香蕉', '橙子']
print(fruits[:3])    # ['苹果', '香蕉', '橙子']
print(fruits[2:])    # ['橙子', '葡萄', '西瓜']
print(fruits[::2])   # ['苹果', '橙子', '西瓜'] 步长为2
print(fruits[::-1])  # 反转列表

修改元素

fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子"]

# 修改单个元素
fruits[0] = "草莓"
print(fruits)  # ['草莓', '香蕉', '橙子']

# 修改多个元素
fruits[1:3] = ["芒果", "柠檬"]
print(fruits)  # ['草莓', '芒果', '柠檬']

添加元素

fruits = ["苹果", "香蕉"]

# append：末尾添加单个元素
fruits.append("橙子")
print(fruits)  # ['苹果', '香蕉', '橙子']

# insert：指定位置插入
fruits.insert(1, "草莓")
print(fruits)  # ['苹果', '草莓', '香蕉', '橙子']

# extend：添加多个元素
fruits.extend(["葡萄", "西瓜"])
print(fruits)  # ['苹果', '草莓', '香蕉', '橙子', '葡萄', '西瓜']

# + 连接列表
more_fruits = fruits + ["芒果", "柠檬"]

删除元素

fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子", "葡萄", "西瓜"]

# remove：按值删除（第一个匹配）
fruits.remove("橙子")
print(fruits)  # ['苹果', '香蕉', '葡萄', '西瓜']

# pop：按索引删除并返回
item = fruits.pop()     # 删除最后一个
print(item)             # 西瓜
item = fruits.pop(1)    # 删除索引1
print(item)             # 香蕉

# del：按索引删除
del fruits[0]

# clear：清空列表
fruits.clear()

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列表常用方法

查找和统计

numbers = [1, 2, 3, 2, 4, 2, 5]

# index：查找元素位置
print(numbers.index(3))    # 2
print(numbers.index(2))    # 1（第一个匹配）

# count：统计出现次数
print(numbers.count(2))    # 3

# in：判断是否存在
print(3 in numbers)        # True
print(10 in numbers)       # False

排序

numbers = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6]

# sort：原地排序
numbers.sort()
print(numbers)  # [1, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9]

# 降序排序
numbers.sort(reverse=True)
print(numbers)  # [9, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 1]

# sorted：返回新列表（不修改原列表）
original = [3, 1, 4, 1, 5]
sorted_list = sorted(original)
print(original)     # [3, 1, 4, 1, 5] 不变
print(sorted_list)  # [1, 1, 3, 4, 5]

# 按自定义规则排序
words = ["banana", "apple", "cherry"]
words.sort(key=len)  # 按长度排序
print(words)  # ['apple', 'banana', 'cherry']

其他方法

numbers = [1, 2, 3]

# copy：复制列表
copy_list = numbers.copy()

# reverse：反转
numbers.reverse()
print(numbers)  # [3, 2, 1]

# len：长度
print(len(numbers))  # 3

# sum/max/min
print(sum(numbers))  # 6
print(max(numbers))  # 3
print(min(numbers))  # 1

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列表推导式

基本语法

# [表达式 for 变量 in 可迭代对象]

# 生成平方数列表
squares = [x**2 for x in range(1, 6)]
print(squares)  # [1, 4, 9, 16, 25]

# 等价于
squares = []
for x in range(1, 6):
    squares.append(x**2)

带条件

# [表达式 for 变量 in 可迭代对象 if 条件]

# 筛选偶数
evens = [x for x in range(10) if x % 2 == 0]
print(evens)  # [0, 2, 4, 6, 8]

# 筛选并转换
numbers = [1, -2, 3, -4, 5]
positive_squares = [x**2 for x in numbers if x > 0]
print(positive_squares)  # [1, 9, 25]

嵌套推导式

# 二维列表
matrix = [[i*3+j for j in range(3)] for i in range(3)]
print(matrix)
# [[0, 1, 2], [3, 4, 5], [6, 7, 8]]

# 展平二维列表
flat = [x for row in matrix for x in row]
print(flat)  # [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]

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元组(Tuple)

什么是元组

元组 是不可变的列表，创建后不能修改。

# 创建元组
point = (3, 4)
colors = ("red", "green", "blue")
single = (1,)  # 单元素元组必须有逗号
empty = ()

# 也可以不用括号
coordinates = 1, 2, 3
print(type(coordinates))  # <class 'tuple'>

元组特点

• 有序：元素有固定顺序
• 不可变：创建后不能修改
• 可重复：元素可以重复
• 比列表更快：因为不可变

元组操作

colors = ("red", "green", "blue", "green")

# 访问元素
print(colors[0])      # red
print(colors[-1])     # green
print(colors[1:3])    # ('green', 'blue')

# 查找
print(colors.index("green"))  # 1
print(colors.count("green"))  # 2

# 不能修改！
# colors[0] = "yellow"  # TypeError

# 长度
print(len(colors))  # 4

# 遍历
for color in colors:
    print(color)

元组解包

# 基本解包
point = (3, 4)
x, y = point
print(f"x={x}, y={y}")  # x=3, y=4

# 多变量解包
a, b, c = (1, 2, 3)

# 使用*收集剩余元素
first, *rest = (1, 2, 3, 4, 5)
print(first)  # 1
print(rest)   # [2, 3, 4, 5]

# 函数返回多值
def get_point():
    return (10, 20)

x, y = get_point()

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列表 vs 元组

特性	列表 List	元组 Tuple
语法	[1, 2, 3]	(1, 2, 3)
可变性	可变	不可变
性能	较慢	较快
内存	较大	较小
用途	需要修改的数据	固定数据、字典键

何时用元组

# 1. 函数返回多个值
def get_user():
    return ("张三", 25, "北京")

# 2. 字典的键（列表不行）
locations = {
    (0, 0): "原点",
    (1, 0): "东",
    (0, 1): "北"
}

# 3. 不应该被修改的数据
COLORS = ("red", "green", "blue")

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实战示例

示例1：成绩管理

# 学生成绩列表
scores = [85, 92, 78, 90, 88]

# 添加成绩
scores.append(95)

# 计算统计信息
print(f"总人数：{len(scores)}")
print(f"最高分：{max(scores)}")
print(f"最低分：{min(scores)}")
print(f"平均分：{sum(scores)/len(scores):.2f}")

# 及格人数
passed = len([s for s in scores if s >= 60])
print(f"及格人数：{passed}")

示例2：二维数据

# 学生信息（姓名，年龄，成绩）
students = [
    ("张三", 20, 85),
    ("李四", 21, 92),
    ("王五", 19, 78)
]

# 按成绩排序
students_sorted = sorted(students, key=lambda x: x[2], reverse=True)
for name, age, score in students_sorted:
    print(f"{name}: {score}分")

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练习

练习1：列表操作

# 给定列表，完成以下操作
numbers = [5, 2, 8, 1, 9, 3, 7]
# 1. 添加元素6到末尾
# 2. 删除元素1
# 3. 排序（升序）
# 4. 反转

# 参考答案
numbers.append(6)
numbers.remove(1)
numbers.sort()
numbers.reverse()
print(numbers)

练习2：列表推导式

# 使用列表推导式生成1-100中能被3整除的数
result = [x for x in range(1, 101) if x % 3 == 0]
print(result)

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本章小结

1. 列表：可变、有序、可重复
2. 列表操作：append、insert、remove、pop、sort
3. 列表推导式：简洁的列表生成方式
4. 元组：不可变的列表
5. 解包：方便地获取元素

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下一步

学会了列表和元组，下一章学习字典与集合。

→ 继续阅读：20-字典与集合