7.1 Python切片操作详解

深入学习Python切片(Slice)操作的使用方法,包括列表、元组和字符串的切片语法,掌握切片操作的起始索引、结束索引和步长参数,理解Python切片的高级特性和实际应用。

掌握了Python的数据类型、语句和函数,基本上就能写出很多实用程序了。

比如构造一个 1, 3, 5, 7, ..., 99 的列表,可以用循环实现:

L = []
n = 1
while n <= 99:
    L.append(n)
    n = n + 2

取list的前一半元素,也能用循环搞定。

但在Python里,代码不是越多越好,而是越少越好。代码也不是越复杂越好,而是越简单越好。

Python有些非常实用的高级特性,能用1行代码实现的功能,绝不写5行。代码越少,开发效率越高。

取list或tuple的部分元素是很常见的操作。比如这个list:

>>> L = ['Michael', 'Sarah', 'Tracy', 'Bob', 'Jack']

要取前3个元素怎么办?

最直接的办法:

>>> [L[0], L[1], L[2]]
['Michael', 'Sarah', 'Tracy']

这种写法问题在于扩展性差,要取前N个元素就不好办了。

取前N个元素,也就是索引0到N-1的元素,可以用循环:

>>> r = []
>>> n = 3
>>> for i in range(n):
...     r.append(L[i])
... 
>>> r
['Michael', 'Sarah', 'Tracy']

这种按索引范围取值的操作很常见,用循环太繁琐了。Python提供了切片(Slice)操作符,能大大简化操作。

取前3个元素,一行代码就搞定:

>>> L[0:3]
['Michael', 'Sarah', 'Tracy']

L[0:3] 表示从索引 0 开始取,到索引 3 为止,但不包括索引 3。也就是索引 012,正好3个元素。

如果第一个索引是 0,可以省略:

>>> L[:3]
['Michael', 'Sarah', 'Tracy']

也可以从索引1开始,取2个元素:

>>> L[1:3]
['Sarah', 'Tracy']

Python支持 L[-1] 取倒数第一个元素,当然也支持倒数切片:

>>> L[-2:]
['Bob', 'Jack']
>>> L[-2:-1]
['Bob']

倒数第一个元素的索引是 -1

切片操作挺实用的。先创建一个0-99的数列:

>>> L = list(range(100))
>>> L
[0, 1, 2, 3, ..., 99]

通过切片轻松取出某一段。比如前10个数:

>>> L[:10]
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

后10个数:

>>> L[-10:]
[90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99]

第11-20个数:

>>> L[10:20]
[10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]

前10个数,每两个取一个:

>>> L[:10:2]
[0, 2, 4, 6, 8]

所有数,每5个取一个:

>>> L[::5]
[0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95]

什么都不写,只写 [:] 就能原样复制一个list:

>>> L[:]
[0, 1, 2, 3, ..., 99]

tuple也是一种list,唯一区别是不可变。tuple同样能用切片操作,结果还是tuple:

>>> (0, 1, 2, 3, 4, 5)[:3]
(0, 1, 2)

字符串 'xxx' 也可以看成list,每个元素是一个字符。字符串也能用切片,结果还是字符串:

>>> 'ABCDEFG'[:3]
'ABC'
>>> 'ABCDEFG'[::2]
'ACEG'

很多编程语言针对字符串提供各种截取函数(比如substring),其实就是为了切片。Python没有专门的字符串截取函数,切片一个操作就能搞定。

练习

利用切片操作,实现一个trim()函数,去除字符串首尾的空格,注意不要调用str的 strip() 方法:

def trim(s):
    return s

# 测试:
if trim('hello  ') != 'hello':
    print('测试失败!')
elif trim('  hello') != 'hello':
    print('测试失败!')
elif trim('  hello  ') != 'hello':
    print('测试失败!')
elif trim('  hello  world  ') != 'hello  world':
    print('测试失败!')
elif trim('') != '':
    print('测试失败!')
elif trim('    ') != '':
    print('测试失败!')
else:
    print('测试成功!')

小结

有了切片操作,很多地方就不需要循环了。Python的切片非常灵活,一行代码就能实现很多行循环才能完成的操作。