4.1 列表与切片

列表（list）用于保存一组有顺序的数据。列表使用方括号 [] 创建，元素之间用逗号分隔。列表的下标（index）从 0 开始，因此第一个元素是 lst[0]，不是 lst[1]。

访问列表元素

Python 支持正向索引，也支持反向索引（negative index）。反向索引从 -1 开始，表示最后一个元素。

python

lst = [1, 2, 3]

print(lst[0])     # 1
print(lst[1])     # 2
print(lst[2])     # 3

print(lst[-1])    # 3
print(lst[-2])    # 2

如果访问不存在的位置，例如 lst[3]，程序会抛出 IndexError。这是初学者很常见的异常（exception）：列表长度是 3，合法正向下标只有 0, 1, 2。

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列表拼接与重复

+ 可以拼接两个列表，* 可以重复一个列表。

python

lst = [1, 2, 3] + [4, 5, 6]
print(lst)      # [1, 2, 3, 4, 5, 6]

lst = [1, 2, 3] * 3
print(lst)      # [1, 2, 3, 1, 2, 3, 1, 2, 3]

注意

[1, 2, 3] + [4] 得到的是新列表；而 append()、insert() 这类方法（method）会直接修改原列表。

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in 运算符

in 用于判断某个元素是否存在于序列（sequence）中，结果是布尔值。

python

languages = ["C", "C++", "Python", "Java"]
key = input("请输入一种编程语言：")

if key in languages:
    print("已找到")
else:
    print("未找到")

一次可能的运行结果：

text

请输入一种编程语言：Python
已找到

in 不是只适用于列表，它也可以用于元组、集合、字符串和字典。只是对字典使用 in 时，默认检查的是键（key）。

切片

切片（slice）用于截取序列的一部分。基本格式是：

python

lst[start:end:step]

start：开始位置，包含。
end：结束位置，不包含。
step：步长，默认为 1。

python

lst = list(range(10))

print(lst)          # [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
print(lst[2:7])     # [2, 3, 4, 5, 6]
print(lst[:5])      # [0, 1, 2, 3, 4]
print(lst[3:])      # [3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
print(lst[::2])     # [0, 2, 4, 6, 8]

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二维列表

二维列表可以看成“列表中的列表”。它经常用于表示表格、棋盘和矩阵（matrix）。

python

matrix = [
    [1, 2, 3, 4],
    [5, 6, 7, 8],
    [9, 10, 11, 12],
]

print(matrix[0][0])    # 1
print(matrix[1][2])    # 7

matrix[1][2] 的意思是：先取第 1 行（row），再取这一行里的第 2 列（column）。两个下标都从 0 开始。

矩阵加法可以用嵌套循环完成。外层循环控制行，内层循环控制列。

矩阵加减法要求两个矩阵形状相同。如果 $A$ 和 $B$ 都是 $m \times n$ 矩阵，那么结果矩阵也是 $m \times n$ 。所谓“一一对应”，就是第 $i$ 行第 $j$ 列只和另一个矩阵的第 $i$ 行第 $j$ 列计算。

C = A + B,\quad c_{ij} = a_{ij} + b_{ij}

D = A - B,\quad d_{ij} = a_{ij} - b_{ij}

矩阵一一对应运算

131012+007521=138533

131012-007521=13-6-5-11

python

A = [
    [1, 3],
    [1, 0],
    [1, 2]
]

B = [
    [0, 0],
    [7, 5],
    [2, 1]
]

C = []
print("矩阵加法")
for i in range(3):
    C.append([])
    for j in range(2):
        C[i].append(A[i][j] + B[i][j])
        print("%3d" % C[i][j], end='')
    print()

运行结果：

text

4.1 列表与切片

访问列表元素

Python 支持正向索引，也支持反向索引（negative index）。反向索引从 -1 开始，表示最后一个元素。

python

lst = [1, 2, 3]

print(lst[0])     # 1
print(lst[1])     # 2
print(lst[2])     # 3

print(lst[-1])    # 3
print(lst[-2])    # 2

如果访问不存在的位置，例如 lst[3]，程序会抛出 IndexError。这是初学者很常见的异常（exception）：列表长度是 3，合法正向下标只有 0, 1, 2。

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列表拼接与重复

+ 可以拼接两个列表，* 可以重复一个列表。

python

lst = [1, 2, 3] + [4, 5, 6]
print(lst)      # [1, 2, 3, 4, 5, 6]

lst = [1, 2, 3] * 3
print(lst)      # [1, 2, 3, 1, 2, 3, 1, 2, 3]

注意

[1, 2, 3] + [4] 得到的是新列表；而 append()、insert() 这类方法（method）会直接修改原列表。

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in 运算符

in 用于判断某个元素是否存在于序列（sequence）中，结果是布尔值。

python

languages = ["C", "C++", "Python", "Java"]
key = input("请输入一种编程语言：")

if key in languages:
    print("已找到")
else:
    print("未找到")

一次可能的运行结果：

text

请输入一种编程语言：Python
已找到

in 不是只适用于列表，它也可以用于元组、集合、字符串和字典。只是对字典使用 in 时，默认检查的是键（key）。

切片

切片（slice）用于截取序列的一部分。基本格式是：

python

lst[start:end:step]

start：开始位置，包含。
end：结束位置，不包含。
step：步长，默认为 1。

python

lst = list(range(10))

print(lst)          # [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
print(lst[2:7])     # [2, 3, 4, 5, 6]
print(lst[:5])      # [0, 1, 2, 3, 4]
print(lst[3:])      # [3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
print(lst[::2])     # [0, 2, 4, 6, 8]

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二维列表

二维列表可以看成“列表中的列表”。它经常用于表示表格、棋盘和矩阵（matrix）。

python

matrix = [
    [1, 2, 3, 4],
    [5, 6, 7, 8],
    [9, 10, 11, 12],
]

print(matrix[0][0])    # 1
print(matrix[1][2])    # 7

matrix[1][2] 的意思是：先取第 1 行（row），再取这一行里的第 2 列（column）。两个下标都从 0 开始。

矩阵加法可以用嵌套循环完成。外层循环控制行，内层循环控制列。

C = A + B,\quad c_{ij} = a_{ij} + b_{ij}

D = A - B,\quad d_{ij} = a_{ij} - b_{ij}

矩阵一一对应运算

131012+007521=138533

131012-007521=13-6-5-11

python

A = [
    [1, 3],
    [1, 0],
    [1, 2]
]

B = [
    [0, 0],
    [7, 5],
    [2, 1]
]

C = []
print("矩阵加法")
for i in range(3):
    C.append([])
    for j in range(2):
        C[i].append(A[i][j] + B[i][j])
        print("%3d" % C[i][j], end='')
    print()

运行结果：

text