一、列表基础操作

1. 列表的定义与特性

• 定义：用方括号[]包裹的有序元素集合，元素可以是任意类型（如数字、字符串、其他列表）。

empty_list = []                     # 空列表
mixed_list = [1, "apple", True, 3.14] # 混合类型列表
nested_list = [[1, 2], ["a", "b"]]  # 嵌套列表

• 特性：
• 有序：元素按定义顺序排列。
• 可变：支持增删改操作。
• 支持重复：允许元素重复出现。

2. 索引与切片

• 索引：通过[]访问单个元素（从0开始，支持负数索引）。

fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
print(fruits   # 输出：apple（第1个元素）
print(fruits[-1])  # 输出：cherry（最后一个元素）

• 切片：通过[start:end:step]截取子列表。

print(fruits[1:3])   # 输出：['banana', 'cherry']（取索引1-2）
print(fruits[::-1])  # 输出：['cherry', 'banana', 'apple']（反转列表）

3. 常用操作

• 长度：len(list)

print(len(fruits))  # 输出：3

• 拼接：+或extend()

new_list = fruits + ["orange"]  # 输出：['apple', 'banana', 'cherry', 'orange']
fruits.extend(["kiwi"])         # 原地扩展列表：['apple', 'banana', 'cherry', 'kiwi']

• 重复：*

print(["!"] * 3)  # 输出：['!', '!', '!']

二、列表进阶技巧

1. 列表推导式（List Comprehension）

用简洁语法快速生成列表，替代复杂的循环和条件判断。

# 生成1-10的平方
squares = [x**2 for x in range(1, 11)]
print(squares)  # 输出：[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

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

2. 嵌套列表与二维列表

通过嵌套列表实现矩阵或表格结构。

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

# 访问元素
print(matrix[0]  # 输出：2（第1行第2列）

# 遍历二维列表
for row in matrix:
    print(row)

3. 排序与反转

• 原地排序：sort()（修改原列表）。

numbers = [3, 1, 4, 1, 5]
numbers.sort()  # 输出：[1, 1, 3, 4, 5]

• 返回新列表排序：sorted()（不修改原列表）。

sorted_numbers = sorted(numbers, reverse=True)  # 输出：[5, 4, 3, 1, 1]

• 反转列表：reverse()

fruits.reverse()  # 输出：['kiwi', 'cherry', 'banana', 'apple']

三、列表内置方法详解

以下是Python列表最常用的方法及其用法：

四、实际案例：列表的综合应用

案例1：数据处理（统计成绩）

scores = [85, 92, 78, 90, 88]
# 计算总分和平均分
total = sum(scores)
average = total / len(scores)
print(f"总分：{total}，平均分：{average:.2f}")  # 输出：总分：433，平均分：86.60

# 筛选高分（≥90）
high_scores = [score for score in scores if score >= 90]
print(high_scores)  # 输出：[92, 90]

案例2：模拟栈（后进先出）

stack = []
stack.append("A")  # 入栈
stack.append("B")
print(stack.pop())  # 输出：B（出栈）
print(stack)        # 输出：['A']

案例3：学生管理系统（增删改查）

students = []

# 添加学生
students.append({"name": "张三", "age": 20, "score": 85})
students.append({"name": "李四", "age": 22, "score": 90})

# 查询学生
print(students[0]["name"])  # 输出：张三

# 修改成绩
students[1]["score"] = 95

# 删除学生
students.pop(0)
print(students)  # 输出：[{'name': '李四', 'age': 22, 'score': 95}]

五、常见问题与解决方案

1. 索引越界错误（IndexError）

现象：IndexError: list index out of range
原因：访问不存在的索引（如空列表或超出长度的索引）。
解决：

• 检查索引范围（如if len(list) > index）。
• 使用try-except捕获异常。

try:
    print(fruits
except IndexError:
    print("索引超出范围！")

2. 列表与元组的区别

3. 浅拷贝与深拷贝

• 浅拷贝：copy()或切片[:]（仅复制顶层引用）。

nested = [[1, 2], [3, 4]]
copy_nested = nested.copy()
copy_nested[0][0] = 99  # 原列表也会被修改！

• 深拷贝：需用copy.deepcopy()（递归复制所有层级）。

import copy
deep_copy = copy.deepcopy(nested)
deep_copy[0][0] = 99    # 原列表不受影响

六、本周练习与答案

练习1：过滤列表中的奇数

用列表推导式从numbers = [1, 2, 3, 4, 5]中提取偶数。
答案：

even_numbers = [x for x in numbers if x % 2 == 0]
print(even_numbers)  # 输出：[2, 4]

练习2：合并两个有序列表

合并list1 = [1, 3, 5]和list2 = [2, 4, 6]为有序列表。
答案：

merged = sorted(list1 + list2)
print(merged)  # 输出：[1, 2, 3, 4, 5, 6]

练习3：二维列表转置

将matrix = [[1, 2], [3, 4], [5, 6]]转置为[[1, 3, 5], [2, 4, 6]]。
答案：

transposed = list(zip(*matrix))
print(list(transposed))  # 输出：[(1, 3, 5), (2, 4, 6)]

七、总结与下一步

• 核心收获：
• 掌握列表的基础操作（索引、切片、增删改查）。
• 熟悉列表推导式、内置方法和常见错误处理。
• 能用列表解决实际问题（数据处理、模拟数据结构）。