Python切片

系统管理员 2023-09-23 13:11 118阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  前言
 *  一、切片操作
 *   *  切取单个元素
     *   *  注意：
     *  切取完整对象
     *  start\_index和end\_index全为正（+）索引的情况
     *  start\_index和end\_index全为负（-）索引的情况
     *  start\_index和end\_index正（+）负（-）混合索引的情况
     *  多层切片操作
     *  切片操作的三个参数可以用表达式
 *  二、Python切片一些常用操作
 *   *  取偶数位置
     *  取奇数位置
     *  拷贝整个对象
 *  三、使用切片来原地修改列表内容
 *   *  增加和修改列表元素列表元素
     *  使用del与切片结合来删除列表元素
     *  使用列表对象的sort方法进行原地排序，支持多种不同的排序方法
     *  使用内置函数sorted()对列表进行排序并返回新列表
     *  使用列表对象的reverse方法将元素原地逆序
 *  四、总结
 *   *  切片概念和一般操作
     *  切片常用操作

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# 前言 #

`提示：这里可以添加本文要记录的大概内容：`

利用python解决问题的过程中，经常会遇到从某个对象中抽取部分值的情况。“切片”操作正是专门用于实现这一目标的有力武器。理论上，只要条件表达式得当，可以通过单次或多次切片操作实现任意目标值切取。  
切片操作的基本语法比较简单，但如果不彻底搞清楚内在逻辑，也极容易产生错误，而且这种错误有时隐蔽得较深，难以察觉。  
切片操作不会因为下标越界而抛出异常，而是简单地在列表尾部截断或者返回一个空列表，代码具有更强的健壮性。  
切片是Python序列的重要操作之一，适用于列表、元组、字符串、range对象等类型。本节课以列表类型作为讲解的对象，其结论可推广至其他可切片对象。  
可以使用切片来截取列表中的任何部分，得到一个新列表。

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`提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考`

# 一、切片操作 #

Python切片操作的一般方式：`object[start_index:end_index:step]`  
一个完整的切片表达式包含两个":"，用于分隔三个参数(start\_index、end\_index、step)。  
第一个数字表示切片开始位置（默认为0）  
第二个数字表示切片截止（但不包含）位置（默认为列表长度）  
第三个数字表示切片的步长（默认为1）,当步长省略时可以顺便省略最后一个冒号。

当只有一个":" 时，默认第三个参数step=1；例如：a\[1:3\]

当一个":"也没有时，表示切取start\_index指定的那个元素。  
相当于取指定位置的值。  
例如：a\[2\]

Python切片操作的一般方式：

step：正负数均可，其绝对值大小决定了切取数据时的‘‘步长”，而正负号决定了“切取方向”，正表示“从左往右”取值，负表示“从右往左”取值。当step省略时，默认为1，即从左往右以步长1取值。

**切取方向非常重要！**

start\_index：表示起始索引（包含该索引对应值）；该参数省略时，表示从对象“端点”开始取值，至于是从“起点”还是从“终点”开始，则由step参数的正负决定，step为正从“起点”开始，为负从“终点”开始。

end\_index：表示终止索引（不包含该索引对应值）；该参数省略时，表示一直取到数据“端点”，至于是到“起点”还是到“终点”，同样由step参数的正负决定，step为正时直到“终点”，为负时直到“起点”。

## 切取单个元素 ##

代码如下（示例）：  
首先，定义一个列表如下  
>>>a = \[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9\]  
当索引只有一个数时，表示切取某一个元素。

>>>a[0]
    >>>0
    >>>a[-4]
    >>>6

### 注意： ###

虽然切片操作不会因为下标越界而抛出异常，但是切单个元素的情况需要注意，还是会报异常。

>>> a[-100]
    Traceback (most recent call last):
      File "<pyshell#7>", line 1, in <module>
        a[-100]
    IndexError: list index out of range
    
    >>> a[0:100:1]                 #前100个元素，自动截断
    [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
    >>> a[100:]                    #下标100之后的所有元素，自动截断
    []

## 切取完整对象 ##

正序

>>>a[:] #从左往右
    >>> [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
    
    >>>a[::]#从左往右
    >>> [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

逆序

>>>a[::-1]#从右往左
    >>> [9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]

## start\_index和end\_index全为正（+）索引的情况 ##

>>>a[1:6]
    >>>[1,2,3,4,5]

step = 1，从左往右取值，start\_index = 1 到 end\_index=6 同样表示从左往右取值

>>>a[1:6:-1]
    >>>>[]

输出为空列表说明没有取到数据  
step = -1，决定了从右往左取值，而start\_index=1 到 end\_index=6决定了从左往右取值  
两者矛盾所以为空

>>>a[6:2]
    >>>[]

同样输出为空列表  
step=1，决定了从左往右取值  
而start\_index=6 到 end\_index=2 决定了从右往左取值，两者矛盾所以为空

>>>a[:6]
    >>>[0,1,2,3,4,5]

step=1，表示从左往右取值，而 start\_index 省略时，表示从端点开始，  
因此这里的端点是 “起点”，即从 “起点” 值 0 开始一直取到 end\_index=6 (该点不包括)

>>>a[6:]
    >>>[6,7,8,9]

step = 1，从左往右取值，从 start\_index=6开始，一直取到 “终点” 值9

>>>a[6::-1]
    >>>[6,5,4,3,2,1,0]

step=1，从右往左取值，从start\_index=6开始，一直取到 “起点” 值0

## start\_index和end\_index全为负（-）索引的情况 ##

>>>a[-1:6]
    >>>[]

step=1，从左往右取值，而start\_index= -1 到 end\_index= -6 决定了从右往左取值  
两者矛盾，所以为空  
索引 -1 在 -6 右边

>>>a[-1:-6:-1]
    >>>[9,8,7,6,5]

step = -1，从右往左取值，start\_index = -1 到 end\_index = -6 同样是从右往左取值  
索引 -1 在 6 右边

>>>a[-6:-1]
    >>>[4,5,6,7,8]

step=1，从左往右取值，而start\_index = -6 到 end\_index = -1 同样是从左往右取值  
索引 -6 在 -1 左边

>>>a[:-6]
    >>>[0,1,2,3]

step=1，从左往右取值，从"起点" 开始一直取到 end\_index = -6 （该点不包括）

>>>a[:-6:-1]
    >>>[9,8,7,6,5]

step = -1，从右往左取值，从"终点" 开始一直取到 end\_index = -6 （该点不包括）

>>>a[-6:]
    >>>[4,5,6,7,8,9]

step=1，从左往右取值，从start\_index = -6 开始，一直取到 " 终点"

>>>a[-6::-1]
    >>>[4,3,2,1,0]

step = -1，从右往左取值，从start\_index = -6 开始，一直取到 “起点”

## start\_index和end\_index正（+）负（-）混合索引的情况 ##

>>>a[1:6]
    >>>[1,2,3]

start\_index=1 在 end\_index = -6 左边，因此从左往右取值  
step=1 同样决定了从左往右取值，因此结果正确

>>>a[1:-6:-1]
    >>>[]

start\_index=1 在 end\_index = -6 的左边，因此从左往右取值，但step = -1 则决定；从右往左取值。  
两者矛盾，因此为空

>>>a[-1:6]
    >>>[]

start\_index = -1 在 end\_index=6 的右边，因此从右往左取值  
但step=1 则决定了从左往右取值，两者矛盾，因此为空

>>>a[-1:6:-1]
    >>>[9,8,7]

start\_index= -1 在 end\_index=6 的右边，因此从右往左取值，而step = -1  
同样决定了从右往左取值，因此结果正确

## 多层切片操作 ##

>>>a[:8][2:5][-1:]
    >>> [4]

相当于：

a[:8]=[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
    a[:8][2:5]= [2, 3, 4]
    a[:8][2:5][-1:] = [4]

理论上可无限次多层切片操作，只要上一次返回的是非空可切片对象即可。

## 切片操作的三个参数可以用表达式 ##

>>>a[2+1:3*2:7%3]
    >>> [3, 4, 5]

即：a\[2+1:3\*2:7%3\] = a\[3:6:1\]

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# 二、Python切片一些常用操作 #

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

## 取偶数位置 ##

>>>b = a[::2]
    [0, 2, 4, 6, 8]

## 取奇数位置 ##

>>>b = a[1::2]
    [1, 3, 5, 7, 9]

## 拷贝整个对象 ##

>>>b = a[:] 
    >>> b
    [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
    >>> a
    [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
    >>> id(a)
    2670565854152
    >>> id(b)
    2670566271112

或

>>> c=a.copy()
    >>> c
    [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
    >>> a
    [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
    >>> id(a)
    2670565854152
    >>> id(c)
    2670565953416

需要注意的是：\[:\]和.copy()都属于“浅复制”，只复制最外层元素，内层嵌套元素则通过引用方式共享，而非独立分配内存

所谓浅复制，是指生成一个新的列表，并且把原列表中所有元素的引用都复制到新列表中。如果原列表中只包含整数、实数、复数等基本类型或元组、字符串这样的不可变类型的数据，一般是没有问题的。如果原列表中包含列表之类的可变数据类型，由于浅复制时只是把子列表的引用复制到新列表中，这样的话修改任何一个都会影响另外一个。  
只拷贝最外层元素，内层嵌套元素则通过引用方式共享，而非独立分配内存。

如果要 **“深复制”** 该如何写？

>>> import copy                    # 引入 copy 库
    >>> a = [3, 5, 7,['x', 'y']]
    >>> b = copy.deepcopy(a)           # 调用 copy 库中的 deepcopy 函数
    >>> a  
    [3, 5, 7, ['x', 'y']]
    >>> b
    [3, 5, 7, ['x', 'y']]
    >>> a[3][1] = 'abc'
    >>> a
    [3, 5, 7, ['x', 'abc']]  
    >>> b                       # 这下怎么折腾都不会影响到 b 了
    [3, 5, 7, ['x', 'y']]

# 三、使用切片来原地修改列表内容 #

## 增加和修改列表元素列表元素 ##

>>> aList = [3, 5, 7]
    >>> aList[len(aList):] = [9]    #在尾部追加元素
    >>> aList
    [3, 5, 7, 9]
    >>> aList[:3] = [1, 2, 3]       #替换前3个元素
    >>> aList
    [1, 2, 3, 9]
    >>> aList[:3] = []              #通过修改的方式删除前3个元素
    >>> aList
    [9]
    >>> aList = list(range(10))
    >>> aList
    [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
    >>> aList[::2] = [0]*5         #替换偶数位置上的元素
    >>> aList
    [0, 1, 0, 3, 0, 5, 0, 7, 0, 9]
    >>> aList[::2] = [0]*3        #切片不连续，两个元素个数必须一样多
    ValueError: attempt to assign sequence of size 3 to extended slice of size 5

## 使用del与切片结合来删除列表元素 ##

>>> aList = [3,5,7,9,11]
    >>> del aList[:3]                 #删除前3个元素
    >>> aList
    [9, 11]
    
    >>> aList = [3,5,7,9,11]
    >>> del aList[::2]               #删除偶数位置上的元素
    >>> aList
    [5, 9]

## 使用列表对象的sort方法进行原地排序，支持多种不同的排序方法 ##

>>> aList = [3, 4, 5, 6, 7, 9, 11, 13, 15, 17]
    >>> import random
    >>> random.shuffle(aList)
    >>> aList
    [3, 4, 15, 11, 9, 17, 13, 6, 7, 5]
    >>> aList.sort()                             #默认是升序排序
    >>> aList.sort(reverse = True)               #降序排序
    >>> aList
    [17, 15, 13, 11, 9, 7, 6, 5, 4, 3]
    >>> aList.sort(key = lambda x:len(str(x)))      #按转换成字符串的长度排序
    >>> aList
    [9, 7, 6, 5, 4, 3, 17, 15, 13, 11]

## 使用内置函数sorted()对列表进行排序并返回新列表 ##

>>> aList
    [9, 7, 6, 5, 4, 3, 17, 15, 13, 11]
    >>> sorted(aList)                            #升序排序
    [3, 4, 5, 6, 7, 9, 11, 13, 15, 17]
    >>> sorted(aList,reverse = True)             #降序排序
    [17, 15, 13, 11, 9, 7, 6, 5, 4, 3]

与sort()区别是，sorted()返回一个新列表，并不对原列表进行任何修改。

## 使用列表对象的reverse方法将元素原地逆序 ##

>>> aList = [3, 4, 5, 6, 7, 9, 11, 13, 15, 17]
    >>> aList.reverse()
    >>> aList
    [17, 15, 13, 11, 9, 7, 6, 5, 4, 3]

# 四、总结 #

## 切片概念和一般操作 ##

1、切取单个元素  
2、切取完整对象  
3、start index 和 lend index 全为正（+）索引的情况  
4、start index 和 lend index 全为负（-）索引的情况  
5、start index 和 end index 正（+）负（-）混合索引的情况  
6、多层切片操作  
7、切片操作的三个参数可以用表达式  
8、其他对象的切片操作

## 切片常用操作 ##

1、取偶数位置  
2、取奇数位置  
3、拷贝整个对象，浅复制和深复制  
4、使用切片来原地修改列表内容  
5、列表排序  
正序、倒序