第十四篇：list 与 tuple——有序集合的增删改查、切片、排序详解

前言

Python 提供了多种内置数据结构，其中**列表（list）和元组（tuple）**是最常用的有序集合。本文全面讲解 list 和 tuple 的各种操作。

列表（list）基础

创建方式

empty = []
fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
mixed = [1, "hello", 3.14, True, None]
matrix = [[1, 2, 3], [4, 5, 6]]

len() 函数

print(len([1, 2, 3]))         # 3
print(len([[1, 2], [3, 4]]))  # 2

list 的基本操作

索引访问

fruits = ["apple", "banana", "cherry", "date"]
print(fruits[0])   # apple
print(fruits[-1])  # date
# print(fruits[10])  # IndexError!

切片操作

nums = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
print(nums[2:5])       # [2, 3, 4]
print(nums[:3])        # [0, 1, 2]
print(nums[7:])        # [7, 8, 9]
print(nums[::2])       # [0, 2, 4, 6, 8]
print(nums[::-1])      # 反转 [9, 8, ..., 0]
copy = nums[:]         # 浅拷贝

添加元素

fruits.append("cherry")          # 末尾添加单个
fruits.insert(0, "avocado")      # 指定位置插入
fruits.extend(["date", "elderberry"])  # 批量追加

删除元素

fruits.remove("banana")     # 按值删除
last = fruits.pop()         # 弹出最后一个
first = fruits.pop(0)       # 弹出指定位置
del fruits[0]               # 按索引删除
fruits.clear()              # 清空列表

修改与查找

fruits[1] = "blueberry"
fruits.count(85)           # 统计次数
fruits.index(92)           # 查找位置
print(85 in fruits)        # 成员检查

列表排序

sort() vs sorted()

特性	list.sort()	sorted(iterable)
返回值	None（原地）	新列表（不变）
适用对象	仅列表	任何可迭代对象

nums = [3, 1, 4, 1, 5]
names = ["Charlie", "Alice", "Bob"]
nums.sort()
names.sort(key=str.lower)
result = sorted(names, reverse=True)

key 参数自定义排序

words = ["banana", "pie", "apple"]
words.sort(key=len)
students.sort(key=lambda x: x["score"])

列表推导式

squares = [x ** 2 for x in range(1, 6)]  # [1, 4, 9, 16, 25]
evens = [x for x in range(1, 11) if x % 2 == 0]  # [2, 4, 6, 8, 10]
products = [f"{c}-{s}" for c in colors for s in sizes]

元组（tuple）

创建与不可变性

one_element = (42,)  # 注意逗号！
tup = 1, 2, 3        # 隐式元组
point = (10, 20)
# point[0] = 15  # TypeError!
container = ([1, 2], [3, 4])
container[0].append(5)  # ✅ 列表本身可变

元组的应用场景

def divide(a, b):
    return a // b, a % b  # 返回多个值

location_map = {("北京", 39.9): "首都机场"}  # 作为字典键
RGB_COLOR = (255, 99, 71)  # 保护数据不被修改

list vs tuple 对比

特性	list	tuple
语法	[1, 2, 3]	(1, 2, 3)
可变性	✅ 可变	❌ 不可变
内存	略高	略低
安全性	低	高
用途	频繁增删改	固定不变的集合

namedtuple 增强语义

from collections import namedtuple
Point = namedtuple("Point", ["x", "y"])
p = Point(10, 20)
print(p.x)  # 10 — 可用属性名访问

实战示例

成绩管理系统

scores.sort(key=lambda x: x[1], reverse=True)
avg = sum(s for _, s in scores) / len(scores)

去重并保持顺序

def unique_ordered(items):
    seen = set()
    result = []
    for item in items:
        if item not in seen:
            seen.add(item)
            result.append(item)
    return result

矩阵转置

transposed = [[matrix[j][i] for j in range(rows)] for i in range(cols)]

总结

1. list 基础 — 创建、len()、索引访问
2. 增删改查 — append/insert/extend/remove/pop/del/index/count
3. 切片 — [start:end:step]、反转、浅拷贝
4. 排序 — sort()/sorted()，reverse 和 key 参数
5. 列表推导式 — 简洁高效的创建方式
6. tuple 不可变性 — 适合保护数据和作为 dict 键
7. list vs tuple — 可变用 list，不可变用 tuple
8. 实用技巧 — namedtuple、解包赋值、矩阵操作

下一篇文章将深入讲解条件判断：if-elif-else 与 match-case 模式匹配。

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本文是 Python 教程系列的第十四篇。