4.4 使用列表的一部分

在第3章中，我们学习了如何访问单个列表元素。在本章中，我们一直在学习如何处理列表的所有元素。我们还可以处理列表的部分元素——Python称之为切片(slice)。

4.4.1 切片(Slice)

要创建切片，可指定要使用的第一个元素和最后一个元素的索引。与函数range()一样，Python在到达你指定的第二个索引前面的元素后停止。要输出列表中的前三个元素，需要指定索引0~3，这将输出分别为0、1和2的元素。

下面的示例处理的是一个足球运动队列表：

# football_players.py
players = ['thomas', 'phillip', 'julian', 'timo', 'manuel']
print(players[0:3])

上面的的代码打印该列表的一个切片，其中只包含三名队员。输出也是一个列表，其中包含前三名队员：
[‘thomas’, ‘phillip’, ‘julian’]

我们可以生成列表的任何子集，例如，如果你要提取列表的第2~4个元素，可将起始索引指定为1，并将终止索引指定为4：

# football_players.py
players = ['thomas', 'phillip', 'julian', 'timo', 'manuel']
print(players[1:4])

这一次，切片始于’phillip’，终于’timo’：
[‘phillip’, ‘julian’, ‘timo’]

如果你没有指定第一个索引，Python将自动从列表开头开始：

# football_players.py
players = ['thomas', 'phillip', 'julian', 'timo', 'manuel']
print(players[:4])

由于没有指定起始索引，Python从列表开头开始提取：
[‘thomas’, ‘phillip’, ‘julian’, ‘timo’]

要让切片终止于列表末尾，也可使用类似的语法。例如，如果要提取从第2个元素到列表末尾的所有元素，可将起始索引指定为1，并省略终止索引：

# football_players.py
players = ['thomas', 'phillip', 'julian', 'timo', 'manuel']
print(players[1:])

Python将返回从第2个元素到列表末尾的所有元素：
[‘phillip’, ‘julian’, ‘timo’, ‘manuel’]

无论列表多长，这种语法都能够让你输出从特定位置到列表末尾的所有元素。本书前面说过，负数索引返回离列表末尾相应距离的元素，因此你可以输出列表末尾的任何切片。例如，如果你要输出名单上的最后三名队员，可使用切片players[-3:]：

# football_players.py
players = ['thomas', 'phillip', 'julian', 'timo', 'manuel']
print(players[-3:])

上述代码打印最后三名队员的名字，即便队员名单的长度发生变化，也依然如此:
[‘julian’, ‘timo’, ‘manuel’]

4.4.2 遍历切片

如果要遍历列表的部分元素，可在for循环中使用切片。在下面的示例中，我们遍历前三名队员，并打印他们的名字：

# football_players.py
players = ['thomas', 'phillip', 'julian', 'timo', 'manuel']
print("Here are the first three football players on my team:") 
for player in players[:3]: 
    print(player.title())

切片使得for循环中没有遍历整个队员列表，而只遍历前三名队员：
Here are the first three football players on my team:
Thomas
Phillip
Julian

在很多情况下，切片都很有用。例如，编写游戏时，你可以在玩家退出游戏时将其最终得分加入到一个列表中。然后，为获取该玩家的三个最高得分，你可以将该列表按降序排列，再创建一个只包含前三个得分的切片。处理数据时，可使用切片来进行批量处理；编写Web应用程序时，可使用切片来分页显示信息，并在每页显示数量合适的信息。

4.4.3 复制列表

我们有时候经常需要根据既有列表创建全新的列表。下面来介绍复制列表的工作原理，以及复制列表可提供极大帮助的一种情形。

要复制列表，可创建一个包含整个列表的切片，方法是同时省略起始索引和终止索引（[:]）。这让Python创建一个始于第一个元素，终止于最后一个元素的切片，即复制整个列表。

例如，假设有一个列表，其中包含你最喜欢的四种食品，而你还想创建另一个列表，在其中包含一位朋友喜欢的所有食品。不过，你喜欢的食品，这位朋友都喜欢，因此你可以通过复制来创建这个列表：

# foods.py
my_foods = ['麻婆豆腐', '糖醋排骨', '杭椒牛柳']
her_foods = my_foods[:]

print("My favorite foods are:") 
print(my_foods)
print("Her favorite foods are:") 
print(her_foods)

我们首先创建了一个名为my_foods的食品列表，然后创建了一个名为her_foods的新列表。我们在不指定任何索引的情况下从列表my_foods中提取一个切片，从而创建了这个列表的副本，再将该副本存储到变量her_foods中。打印每个列表后，我们发现它们包含的食品相同：
My favorite foods are:
[‘麻婆豆腐’, ‘糖醋排骨’, ‘杭椒牛柳’]
Her favorite foods are:
[‘麻婆豆腐’, ‘糖醋排骨’, ‘杭椒牛柳’]

为核实我们确实有两个列表，下面在每个列表中都添加一种食品，并核实每个列表都记录了相应人员喜欢的食品：

# foods.py
my_foods = ['麻婆豆腐', '糖醋排骨', '杭椒牛柳']
her_foods = my_foods[:]

my_foods.append('玉米排骨汤')
her_foods.append('杂酱面')

print("My favorite foods are:") 
print(my_foods)
print("Her favorite foods are:") 
print(her_foods)

与前一个示例一样，我们首先将my_foods的元素复制到新列表her_foods中。接下来，在每个列表中都添加一种食品：在列表my_foods中添加’玉米排骨汤’，而在her_foods中添加’杂酱面’。最后，打印这两个列表，核实这两种食品包含在正确的列表中：

My favorite foods are:
[‘麻婆豆腐’, ‘糖醋排骨’, ‘杭椒牛柳’, ‘玉米排骨汤’]
Her favorite foods are:
[‘麻婆豆腐’, ‘糖醋排骨’, ‘杭椒牛柳’, ‘杂酱面’]

如果只将一个列表赋值给另一个列表，这是不能完成复制列表的，如下面的例子：

# foods.py
my_foods = ['麻婆豆腐', '糖醋排骨', '杭椒牛柳']
her_foods = my_foods

my_foods.append('玉米排骨汤')
her_foods.append('杂酱面')

print("My favorite foods are:") 
print(my_foods)
print("Her favorite foods are:") 
print(her_foods)

在上面的例子中，my_foods和her_foods其实是同一个列表，只是这一个列表有两个不同的名字，本质上还是同一个。所以在改变my_foods的元素后，her_foods也会相应改变，因为他们背后是一个列表，有两个不同的名字而已。所以上面的代码不出意料一定会输出：
My favorite foods are:
[‘麻婆豆腐’, ‘糖醋排骨’, ‘杭椒牛柳’, ‘玉米排骨汤’, ‘杂酱面’]
Her favorite foods are:
[‘麻婆豆腐’, ‘糖醋排骨’, ‘杭椒牛柳’, ‘玉米排骨汤’, ‘杂酱面’]

当然，除此之外，我们还可以用copy()方法拷贝列表，如：

# foods.py
my_foods = ['麻婆豆腐', '糖醋排骨', '杭椒牛柳']
her_foods = my_foods.copy()

my_foods.append('玉米排骨汤')
her_foods.append('杂酱面')

print("My favorite foods are:") 
print(my_foods)
print("Her favorite foods are:") 
print(her_foods)

使用copy()方法复制列表实现的效果和[:]方法是一样的，上面的代码最终会输出：
My favorite foods are:
[‘麻婆豆腐’, ‘糖醋排骨’, ‘杭椒牛柳’, ‘玉米排骨汤’]
Her favorite foods are:
[‘麻婆豆腐’, ‘糖醋排骨’, ‘杭椒牛柳’, ‘杂酱面’]

注：根据笔者的经验，使用copy()方法拷贝列表比[:]方法更加安全和效率高，建议使用copy()方法。