一、列表简介

列表（list）是Python中的一种有序且可变的序列类型。它可以存储多个元素，并允许重复元素。列表中的元素可以是不同类型的数据，如整数、字符串、其他列表等。

创建列表

• 使用方括号[]创建列表。
• 使用list()构造函数将其他可迭代对象转换为列表。

# 方法1：使用方括号
fruits = ['apple', 'banana', 'orange']

# 方法2：使用list()构造函数
numbers = list([1, 2, 3, 4, 5])
empty_list = []  # 创建空列表

二、访问列表元素

索引访问

使用索引访问列表中的元素，索引从0开始。负索引可以从列表末尾开始访问。

fruits = ['apple', 'banana', 'orange']

print(fruits[0])   # 输出 'apple'
print(fruits[-1])  # 输出 'orange'

切片操作

可以对列表进行切片操作，返回一个新的列表。

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

print(numbers[1:4])  # 输出 [2, 3, 4]
print(numbers[:3])   # 输出 [1, 2, 3]
print(numbers[2:])   # 输出 [3, 4, 5]
print(numbers[::2])  # 输出 [1, 3, 5] (每隔一个元素)

三、列表的基本操作

添加元素

• 使用append()方法在列表末尾添加单个元素。
• 使用extend()方法在列表末尾添加多个元素（可以是另一个列表）。
• 使用insert()方法在指定位置插入元素。

fruits = ['apple', 'banana']

# 在末尾添加元素
fruits.append('orange')

# 添加多个元素
fruits.extend(['grape', 'mango'])

# 在指定位置插入元素
fruits.insert(1, 'pear')

删除元素

• 使用remove()方法删除指定值的第一个匹配项。
• 使用pop()方法删除并返回指定索引处的元素（默认删除最后一个元素）。
• 使用del语句删除指定索引或切片范围的元素。

fruits = ['apple', 'banana', 'orange']

# 删除指定值的元素
fruits.remove('banana')

# 删除并返回指定索引的元素
popped_fruit = fruits.pop(0)

# 删除指定索引或切片范围的元素
del fruits[0]
del fruits[1:3]

清空列表

使用clear()方法清空列表中的所有元素。

fruits.clear()

修改元素

直接通过索引修改列表中的元素。

fruits = ['apple', 'banana', 'orange']
fruits[1] = 'pear'

排序

使用sort()方法对列表进行原地排序，使用sorted()函数返回排序后的新列表。

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

# 原地排序
numbers.sort()

# 返回排序后的新列表
sorted_numbers = sorted(numbers, reverse=True)  # 降序排序

反转

使用reverse()方法反转列表中的元素顺序。

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
numbers.reverse()
print(numbers)  # 输出 [5, 4, 3, 2, 1]

四、列表推导式

列表推导式是一种简洁的方式来创建列表。

squares = [x**2 for x in range(10)]
print(squares)  # 输出 [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

even_numbers = [x for x in range(10) if x % 2 == 0]
print(even_numbers)  # 输出 [0, 2, 4, 6, 8]

五、应用场景

1. 数据处理

用于存储和处理大量数据。

# 示例：计算平均分
grades = [85, 92, 78, 90, 88]
average_grade = sum(grades) / len(grades)
print(f"平均成绩: {average_grade}")

2. 用户输入处理

存储用户输入的一系列数据。

user_inputs = []
while True:
    user_input = input("请输入一个数字 (输入 'done' 结束): ")
    if user_input.lower() == 'done':
        break
    try:
        number = float(user_input)
        user_inputs.append(number)
    except ValueError:
        print("无效输入，请输入一个有效的数字")

print(f"您输入的数字: {user_inputs}")

3. 遍历和操作数据

结合循环和条件语句遍历和操作列表中的元素。

# 示例：找出列表中的最大值和最小值
numbers = [10, 20, 30, 40, 50]
max_value = max(numbers)
min_value = min(numbers)
print(f"最大值: {max_value}, 最小值: {min_value}")

# 示例：过滤出偶数
even_numbers = [x for x in numbers if x % 2 == 0]
print(f"偶数: {even_numbers}")

4. 模拟栈和队列

列表可以用作简单的栈（后进先出）和队列（先进先出）。

# 栈操作
stack = []
stack.append(1)  # 入栈
stack.append(2)
stack.append(3)
print(stack.pop())  # 出栈，输出 3

# 队列操作
queue = []
queue.append(1)  # 入队
queue.append(2)
queue.append(3)
print(queue.pop(0))  # 出队，输出 1

5. 多维列表

列表可以嵌套，形成多维列表（如矩阵）。

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

# 访问二维列表元素
print(matrix[1][2])  # 输出 6

# 遍历二维列表
for row in matrix:
    for element in row:
        print(element, end=' ')
    print()