摘要:與純占位符相對應,非純占位符的切片是非空列表,對它進行操作賦值與刪除,將會影響原始列表。不同位置的替換非等長替換刪除元素切片占位符可以帶步長,從而實現連續跨越性的替換或刪除效果。
2018-12-31 更新聲明:切片系列文章本是分三篇寫成,現已合并成一篇。合并后,修正了一些嚴重的錯誤(如自定義序列切片的部分),還對行文結構與章節銜接做了大量改動。原系列的單篇就不刪除了,畢竟也是有多帶帶成篇的作用。特此聲明,請閱讀改進版—— Python進階:全面解讀高級特性之切片!https://mp.weixin.qq.com/s/IR...
眾所周知,我們可以通過索引值(或稱下標)來查找序列類型(如字符串、列表、元組...)中的單個元素,那么,如果要獲取一個索引區間的元素該怎么辦呢?
切片(slice)就是一種截取索引片段的技術,借助切片技術,我們可以十分靈活地處理序列類型的對象。通常來說,切片的作用就是截取序列對象,然而,它還有一些使用誤區與高級用法,都值得我們注意。所以,本文將主要跟大家一起來探討這些內容,希望你能學有所獲。
事先聲明,切片并非列表的專屬操作,但因為列表最具有代表性,所以,本文僅以列表為例作探討。
1、切片的基礎用法列表是 Python 中極為基礎且重要的一種數據結構,我曾寫過一篇匯總文章(鏈接見文末)較全面地學習過它。文中詳細地總結了切片的基礎用法,現在回顧一下:
切片的書寫形式:[i : i+n : m] ;其中,i 是切片的起始索引值,為列表首位時可省略;i+n 是切片的結束位置,為列表末位時可省略;m 可以不提供,默認值是1,不允許為0 ,當m為負數時,列表翻轉。注意:這些值都可以大于列表長度,不會報越界。
切片的基本含義是:從序列的第i位索引起,向右取到后n位元素為止,按m間隔過濾 。
li = [1, 4, 5, 6, 7, 9, 11, 14, 16] # 以下寫法都可以表示整個列表,其中 X >= len(li) li[0:X] == li[0:] == li[:X] == li[:] == li[::] == li[-X:X] == li[-X:] li[1:5] == [4,5,6,7] # 從1起,取5-1位元素 li[1:5:2] == [4,6] # 從1起,取5-1位元素,按2間隔過濾 li[-1:] == [16] # 取倒數第一個元素 li[-4:-2] == [9, 11] # 從倒數第四起,取-2-(-4)=2位元素 li[:-2] == li[-len(li):-2] == [1,4,5,6,7,9,11] # 從頭開始,取-2-(-len(li))=7位元素 # 步長為負數時,列表先翻轉,再截取 li[::-1] == [16,14,11,9,7,6,5,4,1] # 翻轉整個列表 li[::-2] == [16,11,7,5,1] # 翻轉整個列表,再按2間隔過濾 li[:-5:-1] == [16,14,11,9] # 翻轉整個列表,取-5-(-len(li))=4位元素 li[:-5:-3] == [16,9] # 翻轉整個列表,取-5-(-len(li))=4位元素,再按3間隔過濾 # 切片的步長不可以為0 li[::0] ?# 報錯(ValueError: slice step cannot be zero)
上述的某些例子對于初學者(甚至很多老手)來說,可能還不好理解。我個人總結出兩條經驗:(1)牢牢記住公式[i : i+n : m] ,當出現缺省值時,通過想象把公式補全;(2)索引為負且步長為正時,按倒數計算索引位置;索引為負且步長為負時,先翻轉列表,再按倒數計算索引位置。
2、切片是偽獨立對象切片操作的返回結果是一個新的獨立的序列(PS:也有例外,參見《Python是否支持復制字符串呢?》)。以列表為例,列表切片后得到的還是一個列表,占用新的內存地址。
當取出切片的結果時,它是一個獨立對象,因此,可以將其用于賦值操作,也可以用于其它傳遞值的場景。但是,切片只是淺拷貝,它拷貝的是原列表中元素的引用,所以,當存在變長對象的元素時,新列表將受制于原列表。
li = [1, 2, 3, 4] ls = li[::] li == ls # True id(li) == id(ls) # False li.append(li[2:4]) # [1, 2, 3, 4, [3, 4]] ls.extend(ls[2:4]) # [1, 2, 3, 4, 3, 4] # 下例等價于判斷li長度是否大于8 if(li[8:]): print("not empty") else: print("empty") # 切片列表受制于原列表 lo = [1,[1,1],2,3] lp = lo[:2] # [1, [1, 1]] lo[1].append(1) # [1, [1, 1, 1], 2, 3] lp # [1, [1, 1, 1]]
由于可見,將切片結果取出,它可以作為獨立對象使用,但是也要注意,是否取出了變長對象的元素。
3、切片可作為占位符切片既可以作為獨立對象被“取出”原序列,也可以留在原序列,作為一種占位符使用。
在寫《詳解Python拼接字符串的七種方式》的時候,我介紹了幾種拼接字符串的方法,其中三種格式化類的拼接方法(即 %、format()、template)就是使用了占位符的思想。對于列表來說,使用切片作為占位符,同樣能夠實現拼接列表的效果。特別需要注意的是,給切片賦值的必須是可迭代對象。
li = [1, 2, 3, 4] # 在頭部拼接 li[:0] = [0] # [0, 1, 2, 3, 4] # 在末尾拼接 li[len(li):] = [5,7] # [0, 1, 2, 3, 4, 5, 7] # 在中部拼接 li[6:6] = [6] # [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7] # 給切片賦值的必須是可迭代對象 li[-1:-1] = 6 # (報錯,TypeError: can only assign an iterable) li[:0] = (9,) # [9, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7] li[:0] = range(3) # [0, 1, 2, 9, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
上述例子中,若將切片作為獨立對象取出,那你會發現它們都是空列表,即 li[:0]==li[len(li):]==li[6:6]==[] ,我將這種占位符稱為“純占位符”,對純占位符賦值,并不會破壞原有的元素,只會在特定的索引位置中拼接進新的元素。刪除純占位符時,也不會影響列表中的元素。
與“純占位符”相對應,“非純占位符”的切片是非空列表,對它進行操作(賦值與刪除),將會影響原始列表。如果說純占位符可以實現列表的拼接,那么,非純占位符可以實現列表的替換。
li = [1, 2, 3, 4] # 不同位置的替換 li[:3] = [7,8,9] # [7, 8, 9, 4] li[3:] = [5,6,7] # [7, 8, 9, 5, 6, 7] li[2:4] = ["a","b"] # [7, 8, "a", "b", 6, 7] # 非等長替換 li[2:4] = [1,2,3,4] # [7, 8, 1, 2, 3, 4, 6, 7] li[2:6] = ["a"] # [7, 8, "a", 6, 7] # 刪除元素 del li[2:3] # [7, 8, 6, 7]
切片占位符可以帶步長,從而實現連續跨越性的替換或刪除效果。需要注意的是,這種用法只支持等長替換。
li = [1, 2, 3, 4, 5, 6] li[::2] = ["a","b","c"] # ["a", 2, "b", 4, "c", 6] li[::2] = [0]*3 # [0, 2, 0, 4, 0, 6] li[::2] = ["w"] # 報錯,attempt to assign sequence of size 1 to extended slice of size 3 del li[::2] # [2, 4, 6]4、更多思考
其它編程語言是否有類似于 Python 的切片操作呢?有什么差異?
我在交流群里問了這個問題,小伙伴們紛紛說 Java、Go、Ruby......在查看相關資料的時候,我發現 Go 語言的切片是挺奇怪的設計。首先,它是一種特殊類型,即對數組(array)做切片后,得到的竟然不是一個數組;其次,你可以創建和初始化一個切片,需要聲明長度(len)和容量(cap);再者,它還存在超出底層數組的界限而需要進行擴容的動態機制,這倒是跟 Python 列表的超額分配機制有一定相似性......
在我看來,無論是用意,還是寫法和用法,都是 Python 的切片操作更明了與好用。所以,本文就不再進行跨編程語言的比較了(唔,好吧我承認,其實是我不怎么懂其它編程語言......)
最后,還有一個問題:Python 的切片操作有什么底層原理呢? 我們是否可以自定義切片操作呢?限于篇幅,我將在下次推文中跟大家一起學習,敬請期待。
延伸閱讀 :
超強匯總:學習Python列表,只需這篇文章就夠了
詳解Python拼接字符串的七種方式
Python是否支持復制字符串呢?
PS:本公眾號(Python貓)已開通讀者交流群,詳情請通過菜單欄中的“交流群”了解。
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