跳至主要內容

List (列表)

Jia-Yin2024年11月12日大约 4 分鐘courselogic

學習內容：

  • 介紹 Python 中的 List
  • 理解列表的索引 (Indexing)、列表的切片 (Slicing)
  • 添加元素、列表重複
  • 巢狀列表 (Nested List)
  • 使用 min() 與 max() 等基本函式
  • 其他常見的列表函式
  • 列表推導式（List Comprehension）

教學影片

什麼是 List (列表)？

List 是一種內建的資料結構，可以用來存放多個值。列表可以包含各種類型的元素，甚至可以包含其他列表（稱為嵌套列表）。在 Python 中，列表用方括號 [] 表示，元素之間用逗號 , 分隔。

範例：

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
mixed = [1, "apple", 3.14, True]

索引 (Indexing)

在列表中，可以使用索引來訪問或修改特定位置的元素。索引從 0 開始，負索引則從列表末尾往回計數。

範例：

animals = ["dog", "cat", "bird"]

# 使用正索引
print(animals[0])  # dog
print(animals[2])  # bird

# 使用負索引
print(animals[-1])  # bird
print(animals[-3])  # dog

# 修改元素
animals[1] = "tiger"
print(animals)  # ["dog", "tiger", "bird"]

列表的切片 (Slicing)

切片是一種強大的方式，可以用來獲取列表中的一部分元素。切片使用 起始索引:結束索引 的語法，並返回一個新的子列表。請注意，切片的結束索引是不包含在內的。

基本語法

列表[起始索引:結束索引:步長]
  • 起始索引：從哪個位置開始（包含這個索引，預設為 0）
  • 結束索引：在哪個位置結束（不包含這個索引，預設為列表長度）
  • 步長：每隔幾個元素取一次（預設為 1）

範例

取得子列表

numbers = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

# 取出索引 2 到索引 5 的元素（不含索引 5）
sub_list = numbers[2:5]
print(sub_list)  # [2, 3, 4]

# 省略起始索引，從頭開始
print(numbers[:4])  # [0, 1, 2, 3]

# 省略結束索引，直到列表結束
print(numbers[6:])  # [6, 7, 8, 9]

# 使用負索引進行切片
print(numbers[-4:-1])  # [6, 7, 8]

使用步長

# 每隔一個元素取一次
print(numbers[::2])  # [0, 2, 4, 6, 8]

# 使用負步長，反向切片
print(numbers[::-1])  # [9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]

切片的應用

  1. 複製列表

    copy_numbers = numbers[:]  # 創建一個新的副本
print(copy_numbers)  # [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

  2. 反轉列表

    reversed_numbers = numbers[::-1]
print(reversed_numbers)  # [9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]

添加元素 (Adding Elements)

可以使用以下方法來添加元素：

使用 append() 將元素添加到列表末尾

colors = ["red", "blue"]
colors.append("green")
print(colors)  # ["red", "blue", "green"]

使用 insert() 在指定位置插入元素

colors.insert(1, "yellow")
print(colors)  # ["red", "yellow", "blue", "green"]

使用 extend() 將多個元素加入列表

colors.extend(["orange", "purple"])
print(colors)  # ["red", "yellow", "blue", "green", "orange", "purple"]

重複列表元素

可以使用 * 操作符將列表重複多次：

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

巢狀列表 (Nested List)

列表可以包含其他列表，這稱為巢狀列表。可以使用多層索引來訪問內部元素。

範例：

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

# 訪問內層元素
print(matrix[0][1])  # 2
print(matrix[2][2])  # 9

常見列表函式

可以使用 min() 和 max() 來找出列表中最小和最大的值：

scores = [23, 56, 12, 78, 34]
print(min(scores))  # 12
print(max(scores))  # 78

使用 len() 計算列表中的元素數量：

names = ["Alice", "Bob", "Charlie"]
print(len(names))  # 3

使用 sum()計算列表中所有數值的總和（適用於數值列表）：

numbers = [10, 20, 30]
print(sum(numbers))  # 60

使用 sorted() 返回一個排序後的列表（原列表不會改變）：

scores = [50, 20, 30, 10, 40]
print(sorted(scores))  # [10, 20, 30, 40, 50]
print(scores)          # [50, 20, 30, 10, 40] (未變更)

使用 count() 返回列表中某個值出現的次數：

letters = ["a", "b", "a", "c", "a"]
print(letters.count("a"))  # 3

使用 index() 找到某個值的索引位置：

fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
print(fruits.index("banana"))  # 1

列表推導式 (List Comprehension)

列表推導式是一種簡潔的語法，可以用來生成列表。它的結構類似於數學中的集合表達式。

基本語法

[表達式 for 元素 in 可迭代對象 if 條件]

範例 1：產生平方數列表

squares = [x**2 for x in range(5)]
print(squares)  # [0, 1, 4, 9, 16]

範例 2：只保留偶數

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

範例 3：將列表中的每個字符串轉為大寫

words = ["hello", "world"]
uppercase_words = [word.upper() for word in words]
print(uppercase_words)  # ["HELLO", "WORLD"]

練習

  1. 創建一個列表，包含 5 個數字，並使用 sum() 計算它們的總和。
  2. 編寫一個列表推導式，從 1 到 20 的數字中，挑選出所有的偶數並將它們乘以 2。
  3. 創建一個嵌套列表（3x3 矩陣），並使用索引取出矩陣中的每一個角落元素。
Copyright © 2024 Jia-Yin