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Python中的数据结构（容器）之列表（list）

容器用于存储多个数据，是基础语法的核心组成，常用的有 4 种：

1. 列表（list）—— 有序、可变、可重复
2. 字典（dict）—— 键值对、无序、键唯一
3. 元组（tuple）—— 有序、不可变、可重复
4. 集合（set）—— 无序、无重复、可交并差

列表（list）

列表是 Python 中最常用的数据结构之一，它是一种有序、可变（可修改）的集合，可以存储任意类型的元素。

列表的本质是一个可以动态扩容的动态数组,在内存中是连续的，所以列表是一个支持随机访问并且可以改变大小的数据结构，其性质和C++中的vector有异曲同工之妙

列表在内存中，会以以下方式进行存储，

核心特点

• ✅有序：每个元素有唯一索引（从 0 开始），可通过索引精准访问；
• ✅可变：可随时增、删、改元素（区别于元组 tuple）；
• ✅可重复：允许存储重复元素；
• ✅多类型：可同时存储整数、字符串、列表等不同类型数据。

列表用方括号[]包裹，元素之间用逗号,分隔，可存储不同类型的数据，也可创建空列表。

# 1. 空列表empty_list=[]print(empty_list)# 输出：[]# 2. 普通列表（同类型元素）num_list=[1,2,3,4,5]# 整数列表str_list=["Python","Java","C++"]# 字符串列表# 3. 混合类型列表（不同类型元素）mix_list=[1,"hello",3.14,True]print(mix_list)# 4. 嵌套列表（列表里包含列表，二维列表）nested_list=[[1,2],[3,4],[5,6]]# 类似矩阵print(nested_list)

嵌套列表其逻辑结构如下：

列表的基础操作 - 增删改查

1、查

通过索引或切片访问，索引是元素的 “位置编号”，从 0 开始，支持负数索引（-1 表示最后一个元素）

索引时注意列表长度，如果访问了不存在的元素，会导致 IndexError

索引访问：

fruits=["苹果","香蕉","橙子","葡萄"]# 正向索引（从0开始）print(fruits[0])# 输出：苹果（第一个元素）print(fruits[2])# 输出：橙子（第三个元素）# 反向索引（从-1开始）print(fruits[-1])# 输出：葡萄（最后一个元素）print(fruits[-3])# 输出：香蕉（倒数第三个元素）# 嵌套列表访问（先查外层，再查内层）matrix=[[1,2],[3,4]]print(matrix[1][0])# 输出：3（外层第2个列表的第1个元素）

切片访问：

语法：列表[start:end:step]

• start：起始索引（默认 0，包含）；
• end：结束索引（默认列表长度，不包含）；
• step：步长（默认 1，负数表示反向切片）

nums=[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]# 基础切片：取索引1到4（不包含4）print(nums[1:4])# 输出：[1,2,3]# 省略start：从开头到索引5（不包含5）print(nums[:5])# 输出：[0,1,2,3,4]# 省略end：从索引5到末尾print(nums[5:])# 输出：[5,6,7,8,9]# 步长为2：每隔1个取一个print(nums[0:10:2])# 输出：[0,2,4,6,8]# 反向切片：反转列表print(nums[::-1])# 输出：[9,8,7,6,5,4,3,2,1,0]

2、改

通过索引直接赋值，列表是可变对象，修改会直接改变原列表。

fruits=["苹果","香蕉","橙子","葡萄"]fruits[1]="芒果"# 将索引1的元素改为“芒果”print(fruits)# 嵌套列表修改matrix=[[1,2],[3,4]]matrix[0][1]=10print(matrix)

3、增

常用 3 种方法，按需选择：

append 与 extend 区别：append()加单个元素（包括列表），extend()合并可迭代对象。

fruits=["苹果","香蕉"]# append：末尾加单个元素fruits.append("橙子")print(fruits)# 输出：["苹果", "香蕉", "橙子"]# insert：索引1的位置加“梨”fruits.insert(1,"梨")print(fruits)# 输出：["苹果", "梨", "香蕉", "橙子"]# extend：合并另一个列表fruits.extend(["葡萄","草莓"])print(fruits)# 输出：["苹果", "梨", "香蕉", "橙子", "葡萄", "草莓"]# 注意：append加列表会把整个列表作为单个元素fruits.append(["芒果","荔枝"])print(fruits)# 输出：[...,"草莓", ["芒果", "荔枝"]]

如果是在列表的开头或者中间进行插入时，会时后续的所有元素都往后移动

4、删

常用 4 种方法，各有适用场景：

remove 只删第一个匹配项：列表中有多个相同元素时，remove()仅删除第一个

fruits=["苹果","梨","香蕉","橙子","香蕉"]# del：删除索引1的元素delfruits[1]print(fruits)# 输出：["苹果", "香蕉", "橙子", "香蕉"]# pop：删除末尾元素，返回“香蕉”last_fruit=fruits.pop()print(last_fruit)# 输出：香蕉print(fruits)# 输出：["苹果", "香蕉", "橙子"]# remove：删除第一个“香蕉”fruits.remove("香蕉")print(fruits)# 输出：["苹果", "橙子"]# clear：清空列表fruits.clear()print(fruits)# 输出：[]

常用内置方法

sort 是原地排序：sort()会修改原列表，无返回值（不要写nums = nums.sort()）

# 1. len()：长度nums=[1,2,3,4,5]print(len(nums))# 输出：5# 2. count()：统计次数nums=[1,2,2,3,2,4]print(nums.count(2))# 输出：3# 3. index()：查找索引print(nums.index(3))# 输出：3# 4. sort()：原地排序nums=[3,1,4,2,5]nums.sort()# 升序print(nums)# 输出：[1,2,3,4,5]nums.sort(reverse=True)# 降序print(nums)# 输出：[5,4,3,2,1]# 5. sorted()：返回新列表（原列表不变）nums=[3,1,4,2]new_nums=sorted(nums)print(nums)# 输出：[3,1,4,2]（原列表不变）print(new_nums)# 输出：[1,2,3,4]# 6. reverse()：反转nums=[1,2,3]nums.reverse()print(nums)# 输出：[3,2,1]

列表进阶用法

遍历

用for循环遍历列表元素，可直接遍历元素，也可遍历索引

fruits=["苹果","香蕉","橙子"]# 方式1：直接遍历元素（推荐）forfruitinfruits:print(f"我喜欢吃{fruit}")# 方式2：遍历索引（需要修改元素时用）foriinrange(len(fruits)):print(f"索引{i}的元素是：{fruits[i]}")# 方式3：同时遍历索引和元素（enumerate）foridx,fruitinenumerate(fruits):print(f"索引{idx}：{fruit}")

列表推导式

Python 特有的高效语法，用一行代码创建列表，替代 “循环 + append”，新手也能快速上手。

语法：[表达式 for 变量 in 可迭代对象 if 条件]

# 创建1-10的列表（替代for+append）nums=[iforiinrange(1,11)]print(nums)# 输出：[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]# 创建1-10的偶数列表（加条件）even_nums=[iforiinrange(1,11)ifi%2==0]print(even_nums)# 输出：[2,4,6,8,10]# 将列表元素转为大写fruits=["apple","banana","orange"]upper_fruits=[fruit.upper()forfruitinfruits]print(upper_fruits)# 输出：["APPLE", "BANANA", "ORANGE"]

嵌套列表

列表里包含列表，常用于表示矩阵、表格等结构化数据：

# 二维列表（3行2列）matrix=[[1,2],[3,4],[5,6]]# 遍历嵌套列表forrowinmatrix:fornuminrow:print(num,end=" ")print()# 换行# 输出：# 1 2# 3 4# 5 6# 列表推导式处理嵌套列表（扁平化）flat_matrix=[numforrowinmatrixfornuminrow]print(flat_matrix)# 输出：[1,2,3,4,5,6]

列表操作的时间复杂度分析

列表小练习

使用列表制作一个待办清单小程序，功能如下：

1. 查看所有待办事项（列表遍历 / 查）
2. 添加新的待办事项（列表增：append）
3. 修改指定待办事项（列表改：索引赋值）
4. 删除指定待办事项（列表删：pop）
5. 退出程序

可以先自己思考一下怎么实现。

如果你熟悉数据结构，也可以考虑使用列表实现队列、栈等数据结构

实现代码如下（仅作参考）：

# 基于列表的待办清单小程序# 初始化空列表存储待办事项todo_list=[]print("===== 欢迎使用待办清单小程序 =====")print("功能说明：")print("1 - 查看所有待办事项")print("2 - 添加待办事项")print("3 - 修改待办事项")print("4 - 删除待办事项")print("5 - 退出程序")print("===============================\n")# 主循环：保持程序运行，直到用户选择退出whileTrue:# 获取用户选择的功能try:choice=int(input("请输入你要执行的功能编号（1-5）："))exceptValueError:print("❌ 输入错误！请输入1-5之间的数字。\n")continue# 功能1：查看所有待办事项ifchoice==1:print("\n----- 你的待办清单 -----")ifnottodo_list:# 判断列表是否为空print("暂无待办事项，快去添加吧！")else:# 遍历列表，显示索引和待办事项（enumerate获取索引+元素）foridx,iteminenumerate(todo_list,start=1):print(f"{idx}.{item}")print("------------------------\n")# 功能2：添加待办事项elifchoice==2:item=input("请输入要添加的待办事项：").strip()ifnotitem:# 防止输入空字符串print("❌ 待办事项不能为空！\n")continuetodo_list.append(item)# 列表末尾添加元素print(f"✅ 已添加待办事项：{item}\n")# 功能3：修改待办事项elifchoice==3:ifnottodo_list:print("❌ 暂无待办事项，无法修改！\n")continue# 先显示当前待办事项，方便用户选择要修改的项print("\n----- 当前待办清单 -----")foridx,iteminenumerate(todo_list,start=1):print(f"{idx}.{item}")# 获取要修改的序号，并转换为列表索引（序号-1）try:modify_idx=int(input("请输入要修改的待办事项序号："))-1ifmodify_idx<0ormodify_idx>=len(todo_list):print("❌ 序号不存在！\n")continueexceptValueError:print("❌ 输入错误！请输入数字序号。\n")continue# 输入新的待办事项并修改new_item=input("请输入修改后的待办事项：").strip()ifnotnew_item:print("❌ 待办事项不能为空！\n")continueold_item=todo_list[modify_idx]# 保存原内容，方便提示todo_list[modify_idx]=new_item# 列表索引赋值修改元素print(f"✅ 已将「{old_item}」修改为「{new_item}」\n")# 功能4：删除待办事项elifchoice==4:ifnottodo_list:print("❌ 暂无待办事项，无法删除！\n")continue# 先显示当前待办事项print("\n----- 当前待办清单 -----")foridx,iteminenumerate(todo_list,start=1):print(f"{idx}.{item}")# 获取要删除的序号try:del_idx=int(input("请输入要删除的待办事项序号："))-1ifdel_idx<0ordel_idx>=len(todo_list):print("❌ 序号不存在！\n")continueexceptValueError:print("❌ 输入错误！请输入数字序号。\n")continue# 删除指定索引的元素，并提示del_item=todo_list.pop(del_idx)# pop删除并返回被删元素print(f"✅ 已删除待办事项：{del_item}\n")# 功能5：退出程序elifchoice==5:print("👋 感谢使用待办清单小程序，再见！")break# 输入无效编号else:print("❌ 功能编号错误！请输入1-5之间的数字。\n")

运行效果如下：

=====欢迎使用待办清单小程序=====功能说明：1- 查看所有待办事项2- 添加待办事项3- 修改待办事项4- 删除待办事项5- 退出程序===============================请输入你要执行的功能编号（1-5）：1 ----- 你的待办清单 ----- 暂无待办事项，快去添加吧！ ------------------------ 请输入你要执行的功能编号（1-5）：2 请输入要添加的待办事项：写代码 ✅ 已添加待办事项：写代码 请输入你要执行的功能编号（1-5）：1 ----- 你的待办清单 -----1. 写代码 ------------------------ 请输入你要执行的功能编号（1-5）：2 请输入要添加的待办事项：写笔记 ✅ 已添加待办事项：写笔记 请输入你要执行的功能编号（1-5）：1 ----- 你的待办清单 -----1. 写代码2. 写笔记 ------------------------ 请输入你要执行的功能编号（1-5）：3 ----- 当前待办清单 -----1. 写代码2. 写笔记 请输入要修改的待办事项序号：1 请输入修改后的待办事项：写代码已完成 ✅ 已将「写代码」修改为「写代码已完成」 请输入你要执行的功能编号（1-5）：1 ----- 你的待办清单 -----1. 写代码已完成2. 写笔记 ------------------------ 请输入你要执行的功能编号（1-5）：4 ----- 当前待办清单 -----1. 写代码已完成2. 写笔记 请输入要删除的待办事项序号：2 ✅ 已删除待办事项：写笔记 请输入你要执行的功能编号（1-5）：1 ----- 你的待办清单 -----1. 写代码已完成 ------------------------ 请输入你要执行的功能编号（1-5）：5 👋 感谢使用待办清单小程序，再见！ 进程已结束，退出代码为0