第四章 列表（List）&元组（Tuple）以及代码格式基础语法及操作

四章 列表、元组以及如何设置代码格式

4.3 创建数值列表

4.3.3 对数字列表执行简单的统计计算

  有几个专门用于处理数字列表的Python函数。比如指出列表中的最大值、最小值、求和以及数量等等。

#定义一个空的数值列表
numbers = [];
numbers.append(8);
numbers.append(6);
numbers.append(7);
numbers.append(61);
numbers.append(45);
numbers.append(12);
numbers.append(12)
print(numbers)
#获取列表numbers中的最大值
print(max(numbers));
#获取列表numbers中的最小值
print(min(numbers));
#对列表numbers进行求和
print(sum(numbers));
#获取列表numbers中的元素个数
print(len(numbers));

#得到列表的元素
[8, 6, 7, 61, 45, 12, 12]

#获取列表中的最大值
61

#获取列表numbers中的最小值
6

#对列表numbers进行求和
151

#获取列表numbers中的元素个数
7

4.3.4 列表解析

  列表解析：将for循环和创建新元素的代码合并为一行，并自动附加新元素。

number = [i ** 2 for i in range(8,20,3)]
print(number)

#输出结果
[64, 121, 196, 289]

  要使用这种语法，首先指定一个描述性的列表名，如上number；然后指定一个左方括号，并定义一个表达式，用于生成你要存储到列表中的值。在上面的事例中，使用range()函数帮我们创建8到20以内且步长为3的一个列表，然后进行平方运算后，得到了四个数，分别是8的平方64、11的平方121、14的平方196以及17的平方289。

  注意：这里的for语句末尾没有冒号。

  要创建自己的列表解析，需要经过一定的练习，但能够熟练地创建常规列表后，你会发现这样做是完全有意义的。当你觉得编写三四行代码来生成一组数值列表有点冗余繁复时，就要往创建列表解析方面着手。

4.3.5 练习（求和&运行时间）

  练习：

  1、计算1～1000000的总和：创建一个列表，其中包含数字1～1000000，再使用min()和max()核实该列表确实是从1开始，到1000000结束的。另外，对这个列表调用函数sum()，看看Python将一百万个数字相加需要多长时间。

import time
 
# 记录开始时间
start_time = time.time()
 
numbers = [i for i in range(1,1000000)];
print(numbers);
 
# 记录结束时间
end_time = time.time()
 
# 计算运行时间
elapsed_time = end_time - start_time
 
print(f"运行时间: {elapsed_time}秒")

  运行结果：由于打印出来的结果太多，所以附一张图，如下：

  全部打印出来的运行时间：

  计算1～1000000总的求和时间：

import time
# 记录开始时间
start_time = time.time()
numbers = [i for i in range(1,1000000)];
print(f"计算1～1000000的总和为：{sum(numbers)}。");
# 记录结束时间
end_time = time.time()
# 计算运行时间
elapsed_time = end_time - start_time
print(f"运行时间: {elapsed_time}秒")


#输出结果
计算1～1000000的总和为：499999500000。
运行时间: 0.08270478248596191秒

  2、3的倍数：创建一个列表，其中包含3 ~ 30内能被3整除的数，再使用一个for循环，将这个列表中的数打印出来；

#创建一个列表，其中包含3 ~ 30内能被3整除的数，再使用一个for循环，将这个列表中的数打印出来；
#使用range函数来随机生成能被3整除的数，只需要加上步长3就可以。
number = [i for i in range(3,31,3)]
print(number)

  输出结果：

[3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30]

  3、立方运算：

#创建立方运算，且将运算后的结果存入数值列表中
import math 
numbers = [i ** 3 for i in range(1,11)]
print(numbers)
#三次方运算
numberss = [math.pow(i,3) for i in range(1,11)]
print(numberss)
#四次方运算
numbersss = [math.pow(i,4) for i in range(1,11)]
print(numbersss)

  输出结果：

#三次方运算（整数）
[1, 8, 27, 64, 125, 216, 343, 512, 729, 1000]

#三次方运算（浮点数）
[1.0, 8.0, 27.0, 64.0, 125.0, 216.0, 343.0, 512.0, 729.0, 1000.0]

#四次方运算
[1.0, 16.0, 81.0, 256.0, 625.0, 1296.0, 2401.0, 4096.0, 6561.0, 10000.0]

4.4 使用列表的一部分

  如何使用以及处理数值列表中的所有元素，在Python中称为切片（slice）。

4.4.1 切片

  要创建切片，可指定要使用的第一个元素和最后一个元素的索引。与range()函数一样，Python在到达指定的第二个索引之前的元素时停止。要输出列表中的前三个元素，需要指定索引0和3，这将返回索引分别为0、1和2这三个元素。

#定义一个空的列表
color = []
color.append('orange');
color.append('yellow');
color.append('Red');
color.insert(-1,'Purple');
color.insert(int(len(color)/2),'Blue');
color.append('indigo');
color.append('green');
print(f"生成的列表元素为：{color}。\n")
#切片输出，特殊注意是[]，中间还需要一个冒号:
print(f"使用切片输出索引为0到4的列表元素：{color[0:4]}。")

  输出结果：

生成的列表元素为：['orange', 'yellow', 'Blue', 'Purple', 'Red', 'indigo', 'green']。

使用切片输出索引为0到4的列表元素：['orange', 'yellow', 'Blue', 'Purple']。

  可以生成列表中的任意子集。

#定义一个空的列表
color = []
color.append('orange');
color.append('yellow');
color.append('Red');
color.insert(-1,'Purple');
color.insert(int(len(color)/2),'Blue');
color.append('indigo');
color.append('green');
print(f"生成的列表元素为：{color}。\n")
print(f"没有指定切片器的起始索引：{color[:4]}。\n")

#输出结果：
生成的列表元素为：['orange', 'yellow', 'Blue', 'Purple', 'Red', 'indigo', 'green']。


没有指定切片器的起始索引：['orange', 'yellow', 'Blue', 'Purple']。

  由上面输出可知，如果没有指定切片的起始索引，那么Python将自动从列表开头开始提取，一直提取到末尾索引。

  相反，如果没有指定末尾索引，指定了起始索引，那么Python将自动从起始索引一直提取到该列表元素完，程序如下：

#定义一个空的列表
color = []
color.append('orange');
color.append('yellow');
color.append('Red');
color.insert(-1,'Purple');
color.insert(int(len(color)/2),'Blue');
color.append('indigo');
color.append('green');
print(f"生成的列表元素为：{color}。\n")
print(f"没有指定切片的末尾索引：{color[3:]}。\n")

#输出结果：
生成的列表元素为：['orange', 'yellow', 'Blue', 'Purple', 'Red', 'indigo', 'green']。


没有指定切片的末尾索引：['Purple', 'Red', 'indigo', 'green']。

  无论列表多长，这种语法都能够让你输出从特定位置到列表末尾的所有元素。由之前章节的知识可以知道，如果负数索引返回与列表末尾有相应距离的元素，因此可以输出列表末尾的任意切片。

#定义一个空的列表
color = []
color.append('orange');
color.append('yellow');
color.append('Red');
color.insert(-1,'Purple');
color.insert(int(len(color)/2),'Blue');
color.append('indigo');
color.append('green');
print(f"生成的列表元素为：{color}。\n")
#指定负数索引，比如要输出列表元素的最后四位元素
print(f"没有指定切片的末尾索引：{color[-3:]}。\n")

#输出结果：
生成的列表元素为：['orange', 'yellow', 'Blue', 'Purple', 'Red', 'indigo', 'green']。


没有指定切片的末尾索引：['Purple', 'Red', 'indigo', 'green']。

  注意：可在表示切片的方括号内指定第三个值。这个值告诉Python在指定范围内每个多少个元素提取一个。

#定义一个空的列表
color = []
color.append('orange');
color.append('yellow');
color.append('Red');
color.insert(-1,'Purple');
color.insert(int(len(color)/2),'Blue');
color.append('indigo');
color.append('green');
print(f"生成的列表元素为：{color}。\n")
print(f"从倒数第四个元素开始数起：{color[-4::2]}。\n")
print(f"从倒数第七个元素开始数起：{color[-7::2]}。\n")


#输出结果：
生成的列表元素为：['orange', 'yellow', 'Blue', 'Purple', 'Red', 'indigo', 'green']。

从倒数第四个元素开始数起：['Purple', 'indigo']。

从倒数第七个元素开始数起：['orange', 'Blue', 'Red', 'green']。

4.4.2 遍历切片

  如果要遍历列表中的部分元素，可在for循环中使用切片。

#遍历切片
message = ['orange', 'yellow', 'Blue', 'Purple', 'Red', 'indigo', 'green']
for i in message[2::3]:
    print(i.title())

  输出结果：

Blue
Indigo

  在很多情况下，切片是很有用的。比如在编写游戏时，可以在玩家退出游戏时将其最终得分加入一个列表，然后将该列表按降序排列，再创建一个只包含前三个得分的切片，以获得该玩家的三个最高得分；在处理数据时，可以使用切片来进行批量查询；在编写Web应用程序时，可以使用切片来分页显示信息，并在每页上显示数量合适的信息。

4.4.3 复制列表

  经常需要根据既有列表创建全新的列表，列表复制的工作原理以及复制列表可提过的极大情形。

  要复制列表，可以创建一个包含整个列表的切片，方法是同时省略起始索引和终止索引（[:]）。这让Python创建一个起始于第一个元素、终止于最后一个元素的切片，即复制整个列表。

#复制列表
message = ['orange', 'yellow', 'Blue', 'Purple', 'Red', 'indigo', 'green']
copy_message = message[::];
#输出复制后的列表
print(copy_message);

  输出结果：

['orange', 'yellow', 'Blue', 'Purple', 'Red', 'indigo', 'green']

  首先，创建一个名为message的列表，然后再创建一个名为copy_message的新列表。在不指定任何索引的情况下，从列表message中提取一个切片，从而创建这个列表的副本，再将该副本赋给变量copy_message。然后我们就完全将列表message中的列表元素复制到新列表copy_message中。

4.5 元组

  列表非常适合用于存储在程序运行期间可能发生的数据集。列表是可以修改的，这对于处理网站的用户列表或游戏中的角色列表至关重要。然而有时候需要创建一系列不可修改的元素，元组可满足这种需求。Python中将不可修改的值称为不可变的，而不可变的列表称为元组（tuple）。

4.5.1 定义元组

  元组看起来很像列表，但使用圆括号而不是方括号来标识。定义元组后，就可以使用索引来访问其元素，就向访问其列表元素一样。

#定义一个元组
color = ('orange','red')
#输出元组值
print(color[0])
print(color[1])

  输出结果：

orange
red

  首先我们定义一个元组color，为此使用了圆括号而不是方括号。接下来，分别打印该元组的各个元素，使用的语法与访问列表元素时使用的语法相同：

  我们尝试来修改元组的值：

color[0] = 'purple';
print(color[0]);

  输出结果：

Traceback (most recent call last):
  File "g:\Python\Basic_knowledge\tuple.py", line 8, in <module>
    color[0] = 'purple';
    ~~~~~^^^
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

  解释：这里的代码【color[0] = ‘purple’】尝试修改第一个元素的值，导致Python返回类型错误的消息。由于试图修改元组的操作是被禁止的，因此Python指出不能给元组的元素赋值。

  注意：严格地说，元组是由逗号标识的，圆括号只是让元组看起来更整洁、更清晰。如果你要定义只包含一个元素的元组，必须在这个元素后面加上逗号：color = (‘green’，)。创建只包含一个元素的元组通常情况下是没有意义的，但自动生成的元组有可能只有一个元素。

4.5.2 遍历元组中的所有值

  像列表一样，也可以使用for循环来遍历元组中的所有值：

#定义一个元组
message = (30,20,56,70,45,23,12,5,89,20,15);
#使用for循环对元组进行遍历
for i in message:
    print(i)

  就像遍历列表时一样，Python返回元组中所有的元素。

30
20
56
70
45
23
12
5
89
20
15

4.5.3 修改元组变量

  虽然不能修改元组的元素，但可以给存储元素的变量赋值（即重定义）：

dimensions = (30,70);
#得到元组中的元组值
for i in dimensions:
    print(f"遍历原定义的元组元素：{i}。");
#重新给元组进行定义
dimensions = (90,200)
#再次遍历定义后的元组
for i in dimensions:
    print(f"遍历重新定义后的元组元素：{i}。")

#输出结果：
遍历原定义的元组元素：30。
遍历原定义的元组元素：70。
遍历重新定义后的元组元素：90。
遍历重新定义后的元组元素：200。

4.6 设置代码格式

  随着编写的程序越来越长，我们需要了解一些代码的格式进而来设置约定。花时间让你编写的代码尽可能易于阅读；让代码易于阅读有助于你掌握程序是做什么的，也可以帮助他人理解你编写的代码。

4.6.1 设置代码格式

  若要提出Python语言修改建议，需要编写Python改进提案(Python Enhancement Proposal,PEP)。PEP 8是最古老的PEP之一，它向Python程序员提供了代码格式设置指南。PEP 8的篇幅很长，但大都与复杂的编码结构相关。

  Python格式设置指南的编写者深知，代码被阅读的次数比编写的次数多。代码编写出来后，调试时你需要阅读它；给程序添加新功能时，需要花很长的时间阅读代码；与其他程序员分享代码时，这些程序员也将阅读它们。

  如果一定要在让代码易于编写和易于阅读之间做出选择，Python程序员几乎总是会选择后者。

4.6.2 缩进（indentation）

  PEP 8建议每级缩进都使用四个空格，这既可提过可读性，又留下足够多的缩进空间；

  在字处理文档中，我们常常会使用制表符而不是空格来缩进。对于字处理文档来说，这样做的效果很好，但混合使用制表符和空格会让Python解释器感到迷惑。每款文本编辑器都提供了一种设置，可将输入的制表符转换为制定数量的空格。你在编写代码时应该使用制表符键，但一定要对编辑器进行设置，使其在文档中插入空格而不是制表符。

  在程序中混合使用制表符和空格可导致极难解决的问题。如果混合使用了制表符和空格，可将文件中所有的制表符转换为空格，大多数编辑器都提供了这样的功能。

4.6.3 行长

  在已经形成的习惯中，很多程序员都建议每行不超过80个字符。PEP 8中有关行长的指南并非不可逾越的红线，有些小组将最大行长设置为99字符。在学习期间，你不用过多地考虑代码的行长，但别忘了，协作编写程序时，大家几乎都遵守PEP 8指南。在大多数编辑器中，都可设置一个视觉标志——通常是一条竖线，让你知道不能越过的界线在什么地方。

4.6.4 空行

  要将程序的不同部分分开，可使用空行。我们应该清楚的一点是，要使用空行来组织程序，不能随便滥用。

  空行不会影响代码的运行，但是会影响代码的可读性。Python解释器根据水平缩进情况解读代码，但不关心垂直间距。

4.6.5 其他格式设置指南

  PEP 8代码格式指南

4.7 小结

  在本章中，你学习了：

1. 如何高效地处理列表中的元素；
2. 如何使用for循环遍历列表；
3. Python如何根据缩进来确定程序的结构以及如何避免一些常见的缩进错误；
4. 如何创建简单的数字列表，以及可对数字列表执行的一些操作；
5. 如何通过切片来使用列表的一部分和复制列表。
6. 元组的基础知识以及操作；
7. 在代码变得越来越复杂时如何设置格式，使其易于阅读。

  以上的内容，是本人自学Python，写的笔记，如有错误，请留言哦！！！本人会在第一时间及时更正。

行，但是会影响代码的可读性。Python解释器根据水平缩进情况解读代码，但不关心垂直间距。

4.6.5 其他格式设置指南

  PEP 8代码格式指南

4.7 小结

  在本章中，你学习了：

1. 如何高效地处理列表中的元素；
2. 如何使用for循环遍历列表；
3. Python如何根据缩进来确定程序的结构以及如何避免一些常见的缩进错误；
4. 如何创建简单的数字列表，以及可对数字列表执行的一些操作；
5. 如何通过切片来使用列表的一部分和复制列表。
6. 元组的基础知识以及操作；
7. 在代码变得越来越复杂时如何设置格式，使其易于阅读。

  以上的内容，是本人自学Python，写的笔记，如有错误，请留言哦！！！本人会在第一时间及时更正。如果你觉得有用，请关注我，一起学习Python，一起高薪！！