如何在 Python 中使用列表：列表基础

列表（list）是一种数据结构，它按照一定的顺序存储一系列的元素。你可以创建包含字母、数字或任何其他元素的列表，这些元素之间可以是完全无关的。由于列表通常包含多个元素，因此给它们起一个复数形式的名称（如 letters、digits 或 names）是一个好习惯。

在 Python 中，列表用方括号（[]）表示，其中的元素用逗号分隔。以下是一个包含几种自行车品牌的简单示例：

1
2
bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
print(bicycles)

当你让 Python 打印列表时，它会显示列表的内部表示形式，包括方括号：

1
['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']

这不是我们希望用户看到的输出。接下来，我们将学习如何访问列表中的元素。

访问列表元素

由于列表是有序的，你可以通过元素的位置（索引）来访问它们。要访问列表中的元素，只需指定列表的名称和元素的索引，并将索引放在方括号内。

例如，以下代码从 bicycles 列表中提取第一个元素：

1
2
bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
print(bicycles[0])

当你获取列表元素时，Python 只返回该元素，不包括方括号：

1
trek

这是我们希望用户看到的整洁、清晰的输出。

你也可以对列表中的任何元素使用如何在 Python 中对字符串进行操作这篇文章介绍的字符串方法。例如，使用 title() 方法可以让元素“trek”的首字母大写：

1
2
bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
print(bicycles[0].title())

这个示例的输出与前一个示例相同，只是“T”变成了大写。

索引从 0 开始

在 Python 中，列表的第一个元素的索引是 0，而不是 1。这是大多数编程语言的通用规则，与列表操作的底层实现有关。如果你发现结果出乎意料，检查一下自己是否犯了“差一错误”。

第二个元素的索引是 1。按照这种简单的计数方式，要访问列表中的任何元素，只需将其位置减 1 作为索引。例如，要访问第四个元素，可以使用索引 3。

以下代码访问索引 1 和索引 3 处的自行车：

1
2
3
bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
print(bicycles[1])
print(bicycles[3])

这些代码返回列表中的第二个和第四个元素：

1
2
cannondale
specialized

Python 还提供了一种特殊语法来访问列表的最后一个元素。通过将索引指定为 -1，Python 会返回列表的最后一个元素：

1
2
bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
print(bicycles[-1])

这些代码返回 “specialized”。这种语法非常有用，因为你可能经常需要在不知道列表长度的情况下访问最后一个元素。这种约定也适用于其他负数索引，例如，索引 -2 返回倒数第二个元素，索引 -3 返回倒数第三个元素，以此类推。

使用列表中的值

你可以像使用其他变量一样使用列表中的值。例如，可以使用 f 字符串根据列表中的值创建消息。

以下示例从列表中提取第一个元素，并使用这个值创建一条消息：

1
2
3
bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
message = f"My first bicycle was a {bicycles[0].title()}."
print(message)

这里使用 bicycles[0] 的值生成了一个句子，并将其赋给变量 message。输出是一个简单的句子，其中包含列表中的第一个自行车品牌：

1
My first bicycle was a Trek.

使用列表时避免索引错误

在刚开始使用列表时，初学者常会犯一个常见的错误：尝试访问不存在的元素。例如，如果你有一个包含三个元素的列表，却尝试访问第四个元素：

1
2
motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
print(motorcycles[3])

这将引发一个索引错误：

1
2
3
4
5
Traceback (most recent call last):
  File "motorcycles.py", line 2, in <module>
    print(motorcycles[3])
          ~~~~~~~~~~~^^^
IndexError: list index out of range

Python 试图访问索引为 3 的元素，但在列表 motorcycles 中找不到该索引处的元素。由于列表索引从 0 开始，这种错误经常发生。有些人习惯从 1 开始计数，错误地认为第三个元素的索引是 3，但在 Python 中，第三个元素的索引实际上是 2。

索引错误表明 Python 在指定索引处找不到元素。遇到这种情况时，尝试将索引减 1 并重新运行程序，检查结果是否正确。

请记住，访问列表的最后一个元素时，可以使用索引 -1，这是一个通用的做法，即使在访问后列表的长度发生变化：

1
2
motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
print(motorcycles[-1])

索引 -1 总是返回列表的最后一个元素，在这个例子中是 ‘suzuki’：

1
suzuki

但是，如果列表为空，尝试访问最后一个元素将导致错误：

1
2
motorcycles = []
print(motorcycles[-1])

列表 motorcycles 为空，因此 Python 返回索引错误：

1
2
3
4
5
Traceback (most recent call last):
  File "motorcycles.py", line 2, in <module>
    print(motorcycles[-1])
          ~~~~~~~~~~~^^^^
IndexError: list index out of range

当遇到索引错误且难以解决时，尝试打印列表及其长度。列表的实际内容可能与你预期的不同，尤其是在程序对其进行了动态处理之后。查看列表及其元素数量可以帮助你诊断这种逻辑错误。