Python之容器拾遗:不可忽视的序列切片

南宫理的日志录 2024-09-24 08:20:18
引言

前面通过几篇文章,把Python中的容器,包括列表、元组、字典的基本使用介绍了一遍。当然,只是在笔者看来,比较实用的功能。但是,不可否认的是,肯定是挂一漏万。

有些内容,是相对简单的,随便找本Python的教材,或者自行通过搜索引擎检索,可以轻易掌握。

有些内容,是稍微不那么常用的,填鸭式的学一遍,一直没有使用场景,学起来也是没有太大意义的,我一直提倡的是以用促学。用不到的东西,一直不学也是没关系的。

但是,由于知识的诅咒的存在,有些内容,在老手看来,很简单,但新手自学中,很可能有些困惑,但是教材中却对这些困惑未做理会。所以,我准备花几篇文章的篇幅,就Python容器中简单但容易引起困惑的内容,做一些补充说明。

本文,就关于序列类型的切片做一些补充说明。

切片的基本用法

关于切片的基本用法,随处可见,这里只做简单的演示说明,不就各种变化展开说明。

切片(slice)是序列类型中,比较常用且强大的一种功能,用于从序列(如列表、元组、字符串等)提取某个子集的元素。基本语法如下:

sequence[start:stop:step]

其中:

start是起始索引(包含)

stop是终止索引(不包含)

step是步长,通常可以省略,默认为1

通过start、stop、step的不同组合,可以实现切片的很多种变化,简单通过代码演示下偶数索引切片、奇数索引切片和列表倒序的使用:

执行结果:

从定义看切片的实现

为了说明下序列切片的实现,需要提前看一下列表中[]语法背后的魔法函数__getitem__()。(关于魔法函数,后面会有专门的文章详细解释,这里不理解也没有关系)。

Python中,序列支持[]的索引操作,其背后,都是调用该序列对象的__getitem__()方法,看文档描述:

比较简单,只描述了[]操作的底层调用。从方法的调用方式,也可以看到:

list的__getitem__()支持两种方式调用:

1、传入一个整数的索引

2、传入一个slice对象

所谓的slice对象的定义:

我们通过start:stop:step方式的[]操作,其实都是先构建一个slice()对象。虽然,我们不一定需要自己实现一个自定义的序列类型,但是了解slice对象,还是有一些帮助的,比如,构造slice切片对象,从而实现动态的切片。

这部分内容,不展开来说了,只是稍微看下[]的背后实现。

切片为什么要排除最后一项

关于这一点,刚接触编程的新手,可能不太能够理解,当然,随着用得多了,大概也能记下来,切片的范围都是左闭右开的一个区间。

但是,记下来了,是一回事,能不能理解就是另外一回事了。

我们稍微从设计者的角度推测一下,为什么切片要排除最后一项,这样做一定有些在使用者实际使用上的好处:

1、方便切片中元素个数的计算首先,如果在切片中,仅指定了stop结束位置,我们可以更加容易地判断出切片或者区间的长度,比如:range(3)一定是长度为3,list1[:3]也一定是只有3个元素。

其次,如果是同时指定了start和stop,通过stop-start也是可以很容易计算出切片或区间的长度的。

2、方便地在指定索引处将一个序列切分为两个部分且不重叠:

执行结果:

关于上面提到的两点好处,Edsger W. Dijkstra有一份手写版的备忘录,对其进行了说明,感兴趣地自行查阅:《Why numbering should start at zero》。

链接地址:https://www.cs.utexas.edu/~EWD/ewd08xx/EWD831.PDF

切片的赋值操作

在赋值语句的左侧,可以使用切片表示法,或者作为del语句的目标,从而实现更加强大的批量插入、更改、删除等操作方式,批量修改序列的元素。

需要注意的是,如果赋值的目标是一个切片,则右边必须是一个可迭代对象,即使只有一项。

1、实现元素的批量插入

执行结果:

2、实现元素的批量更改替换

执行结果:

3、实现元素的批量删除

执行结果:

以上,就是本文的全部内容了,感谢您的拨冗阅读!

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