3.4 列表
列表（list）是Python的一个内置对象（或者对象类型），它具有强大的功能。在开始学习之前，先牢记一句顺口溜：列表是个筐，什么都能装。然后由浅入深、按部就班地研习这个“筐”的作用。
3.4.1 创建列表
Python中的列表可以用［］表示，它不像数字、字符串那样直接与自然语言中的内容对应，而是完全人为定义的对象类型。
用list表示列表对象，注意在上述操作中，使用的是lst这个变量引用了一个空列表对象，变量名称没有使用list，因为list 用来表示了列表对象（或列表对象类型）——变量的名称要尽可能不与类型名称重复。
定义空列表的方法还可以是这样的：
其实，对于数字和字符串而言，也可以有“空”数字、“空”字符串，虽然在自然语言中不需要这样，但在Python这种人工语言中是符合语法规则的。
列表也是一个容器——“一个筐”，这个容器中可以放的东西称为列表的元素。列表的元素可以是任何类型的Python对象——“什么都能装”。
在a_lst这个列表中，其元素包括数字、字符串、空列表和非空列表。其实还可以包括后续要学习的任何Python对象，也包括自定义的对象类型（函数、类等）。随着学习的深入，读者会逐渐理解。
有一种“列表套列表”的情况：
类似这样的列表被称为“多维列表”（此处是二维），类似数学中的矩阵。当然，可以做更多层的嵌套。
而且，列表中的元素可以重复，列表中的元素也对位置敏感。lst1与lst2相比，元素1和2的排序变化了，它们是两个不同列表。这与字符串类似，列表和字符串一样，都是“序列”。通过dir（list）查看列表的属性和方法，与字符串的属性和方法对比，会发现它们有相同的方法，如index（），而且作用一样。也就是说，列表同样有索引，可以进行切片操作。
【例题3-4-1】 有一种矩阵被称为单位矩阵，它是个方阵，从左上角到右下角的对角线上的元素均为1，除此以外全都为0。用列表表示一个3×3的单位矩阵。
代码示例
二维列表可以用来表示矩阵，第一个元素表示矩阵的第一行，以此类推。
3.4.2 索引和切片
列表既然是序列，也就跟字符串一样，其中的每个元素都有索引，而且索引的建立方式与字符串中所学习过的也一样。读者可以在交互环境中调试下面的各项操作，并回忆字符串中索引的特点。
如果从左边开始对各元素的索引编号，也是从0开始计数；如果从右边开始编号，也是从-1开始计数。这些都与字符串中的索引方式相同。
对列表进行切片的基本方法与字符串中的方法也是一致的。字符串中表示切片的公式在列表中依然适用，只不过对象换成列表罢了。
请读者进入到Python交互模式，按照下面的示例，练习列表的切片操作。
经过了这些切片操作后，再查看原来的列表：
原来的列表并没有因为上述操作而变化，这说明每次切片都是新建了对象，不对原列表进行修改。这种特点与字符串依然相同。
以上演示的是“一维列表”的索引和切片操作，在3.4.1节中定义过一个“二维列表”，那么它里面的元素如何获取？
就索引和切片的基本方法，列表和字符串没有区别。但列表也有独到之处。
①是通过索引修改元素对象，原来lst［0］是字符串（“a”），经过①之后，该位置变成了新的对象。这种操作在字符串中是不能进行的。
这显示了列表和字符串的最大区别：列表创建后，可以进行修改，而字符串不能修改。或者说，列表和字符串都是序列，它们有相同的地方；但列表和字符串又是两种类型的对象，它们必然存在不同。
【例题3-4-2】 有列表［"a"，"b"，"c"，"d"，"e"，"f"，"g"，"h"］，将列表翻转，并把其中的元音字母“e”转换为100。
代码示例
3.4.3 列表的基本操作
在3.3.3 节中所述的各项操作是所有序列都具有的，列表也是一种序列，所以同样可以实施其中的各项操作。
注意，以上操作都是新生成了一个列表，并没有对原列表进行修改。
基本操作与字符串中的都一样。两者不同的地方在于前面提到的，列表是可变的，而字符串是不可变的。这点不同使得列表具有一些不同于字符串的方法。
3.4.4 列表的方法
在3.4.2节中提到过，可以根据索引修改列表的元素。比如：
这种操作可以看作列表可修改的例证。那么，能不能给列表随时增加新的元素呢？比如对cities这个列表，是否可以用增加索引的方式增加元素？
操作结果说明，这种想法在这里是无法实现的。
对于任何可修改对象，一般都有“增”“删”“改”的操作，“改”这种操作在前面已经实现了，其他两项如何实现呢？
查看列表有哪些方法？还是使用前面已经多次提到过的dir函数。
在Python中，命名都是本着“望文生义”的原则。所以，读者认真看一看列出来的各名称，也能猜测到其大概功能。
1.增加列表的元素
与增加列表元素有关的方法包括append（）、extend（）、insert（），下面依次演示它们的使用方法。还是先老生常谈，读者一定要使用help函数查看并阅读各方法的联机帮助文档。
这是已知列表cities的内存地址，append（）方法是对列表从尾部（通常以列表的左端为开始，右端为尾部）追加一个元素。
追加元素后，请仔细观察这时候内存地址的变化——没变化。当给列表追加了元素后，列表的内存地址没有改变，也就说明没有生成新的列表，cities还是原来的列表。操作②还有一个特点也要引起关注，那就是没有返回值，或者说返回值为None。
一个列表对象，其元素变化了，但列表对象的内存地址没有改变，也就是没有生成新的列表，这种现象可以被称为“原地修改”。如果把列表看作一个容器，可以形象地理解为容器内的东西（object，对象）变化了，但是容器还是原来的容器。
列表的这种特性在其他方法中也有体现。
列表的insert（）方法实现了在列表任何位置插入对象的操作，依然是原地修改。例如：
在cities列表中，最大索引是3，如果进行如下操作：
试图将"ningbo"插入到索引是4的前面，但是没有这个索引。换个说法，4前面就是3的后面，最终效果与追加相同。
如果读者已经查看了append（）和insert（）两个方法的帮助文档，会发现它们向列表中增加的都是对象（object）——如果还没有查看，请马上动手。
下面要介绍的extend（）方法，其参数要求传入的对象必须是iterable——可迭代对象。前面章节中已经提到过这类对象了，到目前为止，字符串和列表都是可迭代的。
③的效果是将列表lst中的所有元素加入到cities中，即让cities扩容。④将参数换成了另一个可迭代对象——字符串"py"。注意查看最终的效果，将字符串的元素（即每个字符）加入到cities列表中。
学程序一定要有好奇心，交互模式就是一个实验室，可以在这个环境中快速检验自己的想法，哪怕是比较愚蠢的想法。
“失败是成功之母”，每次遇到报错信息，都要认真阅读，就能不断积累经验。通过阅读此处的报错信息，读者应该更加认识到传入extend（）方法的对象必须是可迭代的。
那么，如何判断一个对象是不是可迭代的？下面演示一种方法（事实上还有其他方式）：
这里用内建函数hasattr判断一个字符串是否是可迭代的，返回了True。用同样的方式可以判断：
hasattr函数的判断本质就是看类型中是否有__iter__（）这个特殊方法。读者可以用dir函数找一找，在数字、字符串、列表中，谁有__iter__（）。
在③和④的操作中，对extend（）方法提供的对象要求是“可迭代的”。除了这点，操作结果似乎与append（）方法的结果一样。
看下面的操作，进行深入比较。
认真观察③和⑤的操作结果，可以理解append（）与extend（）方法的区别。
2.删除列表的元素
列表提供的删除元素的方法有两个：remove（）和pop（）。帮助文档显示，两个方法的调用方式分别是L.remove（x）、L.pop（［index］）。从参数中可以看出，这两个方法分别提供了依据元素（x）和依据索引（index）进行删除的方式。
请读者自行考察，经过上述操作之后，列表cities是否为原地修改。
如果某个元素不存在于列表中，进行此操作是要报错的。如何避免这个错误？最好提前进行判断：要删除的元素是否在列表中。
接着看另一个能够删除列表元素的方法——L.pop（［index］），以［index］形式表示索引是可选的。
这里没有提供任何参数，即pop（）方法的参数列表为空，则删除列表的最后一个元素，并且将删除的元素作为结果返回。注意，它有返回值。
如果参数不为空，可以删除指定索引的元素，并将该元素作为返回值。
对这两个删除方法简要总结如下：
❖ L.remove（x）中的参数x是列表中的元素，即删除某个元素，且对列表原地修改，无返回值。
❖ L.pop（［index］）中的index是列表中元素的索引值，可选。“为空”则删除列表最后一个，否则删除索引为index的元素，并且将删除元素作为返回值。
除了remove（）和pop（），列表中还有一个方法，名为clear（），它的作用是将列表中元素“清扫干净”，只剩下一个空列表。
认真观察上述操作，执行了列表的clear（）方法后，当前列表变成了空列表。但是列表的内存地址没有改变，“容器”中没有任何东西，“容器”并没有因此变化，还是原来的“容器”。
最终结果与前述操作结果看似一样，都是最终得到了一个空列表。实质上，这里的temp变量先后引用了两个不同的对象，对此处操作的理解就需要读者使用3.2.4节中学习过的“变量”与“对象”关系的知识了。
3.列表元素的排序
字符串是序列，但是对组成它的字符进行排序，通常实际意义不是很大；列表则不然，组成它的元素固然有某个顺序了，但是在实际应用中常常要将其按照某种顺序重新排列。比如，由若干人的姓名组成的列表，通常需要将列表按照人名的某种顺序排列（常见的按照字典中的拼音顺序排列）。更何况，如果非要对字符串中的字符排序，可以把它转化为列表。因为列表是可变的，这个特点为实现其排序提供了便利条件。
本着“望文生义”的原则，在列表的方法中可以看到sort（），就是用来对列表进行排序的方法。
sort（）方法的结果是让列表原地修改，没有返回值。在默认情况下，如上面的操作，实现的是从小到大的排序。
在sort（）中使用参数reverse=True，就实现了从大到小的排序。
如果读者查看sort（）方法的文档，会发现它的完整格式中还有一个参数key。
key是什么意思呢？请看如下操作。
这样实现了以字符串的长度为关键词进行排序。
对于排序而言，Python中还提供了一个内置函数sorted。下面比较它与列表的方法sort（）。
这里使用内置函数sorted对列表lst中的元素进行排序，因为这个列表中的元素是字符串，所以是按照字典顺序排序的。从结果上看，用sorted函数排序后，得到了一个新的列表对象，原列表没有变化。
如果使用列表的sort（）方法进行排序，虽然结果一样，但是列表lst被原地修改了。这是两种排序方法的最大区别。
4.列表元素的反转
在3.4.2节中已经有方法实现列表元素的反转了。
除了这种反转方法，列表还提供了一种反转方法reverse，其调用方式比较简单。
注意，依然是原地修改，它没有返回值。
Python中也为反转操作提供了内建函数reversed，两者效果相当，但是也有区别。
使用reversed函数对列表a进行反转，得到了一个新的对象，这个对象是一个“迭代器”对象，所以不能像列表那样直观地看到里面的内容。可以使用list函数将此对象转换为列表。
其实，内置函数reversed的参数不仅可以是列表，还可以是任何其他序列，包括字符串。
以上介绍了列表中的常用方法，未尽内容，请读者参考官方文档。
【例题3-4-3】 将字符串"python"转化为列表（记为lst），并将“rust”中的每个字符作为一个独立元素追加到列表lst中，然后将重复的元素全部删除。
代码示例
