详解python中的列表切片以及它与浅拷贝的关系(上）
前言在讲python中的列表之前，首先要引入字符串，在python中，字符串与列表都属于有序容器，有序意味着可以通过索引以及切片的方式对容器中的元素进行定位。另外，字符串与列表的区别在于字符串是不可变容器，意味着不能修改字符串的内容。字符串的索引与切片· 字符串索引在python中，字符串被视为一种不可变序列，序列意味着可以使用索引以及切片来定位字符串中的元素，而不可变则意味着所有对字符串的修改操作都是非法的。索引是一种定位字符串中单个字符的做法，在python中，索引分为正序索引和逆序索引。而对于字符串这个具体的对象，索引是指字符串中的每个字符在字符串中的位置。正序索引从字符串起始处，从左往右分别给字符串中的字符编号，从0开始依次递增；逆序索引从字符串结尾处，从右往左分别给字符串中的字符编号，从-1开始依次递减。使用(字符串[索引下标])的方法，从字符串中定位单个字符。举例：对于"一起学习python自动化测试"这个字符串，我要定位它的第一个字符和最后一个字符，则可以采用如下的形式。str01 = "一起学习python自动化测试"print(str01)
print(str01[-1])
上面程序的终端输出如下：一
试
注意：索引值不能超过字符串长度，否则会报IndexError<font face="微软雅黑">In : print(str01)
---------------------------------------------------------------------------
IndexError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-7-92262652de33> in <module>
----> 1 print(str01)
IndexError: string index out of range</font>
· 字符串切片利用索引可以定位字符串中单个字符，当需要以某种形式获取字符串的子串时，切片就登场了。切片的语法是：容器[开始索引:结束索引:步长]，表示从容器的开始索引处开始，到结束索引处为止，每隔一定的步长取出容器中的元素，并组合成一个新的容器，新容器的类型与原容器相同。这里的容器可以是python中任意类型的有序容器，包括字符串、列表、元组等等。开始索引默认为0，步长默认为1，如果不指定结束索引，则默认索引到容器的最后一个元素。步长为负数，表示从字符串末尾往前索引(逆序)。还是以上面索引的字符串为例，使用切片获取字符串的子串，用法如下：str01 = "一起学习python自动化测试"
# 获取字符串的前4个字符
str02 = str01[:4:]
print(str02)
# 获取字符串的第3到第10个字符
str02 = str01
print(str02)
# 获取字符串的末尾5个字符
str02 = str01[-5::]
print(str02)
# 获取字符串的前4个字符，步长为2
str02 = str01[:4:2]
print(str02)
# 获取字符串的第3到第10个字符，步长为3
str02 = str01
print(str02)
# 逆序输出字符串的前4个字符
str02 = str01[-12::-1]
print(str02)
# 逆序输出字符串的末尾5个字符
str02 = str01[:-6:-1]
print(str02)
上面程序的终端输出分别如下：<font size="3" face="微软雅黑">一起学习
学习python
自动化测试
一学
学yo
习学起一
试测化动自</font>
列表切片与字符串一样，列表也是python中的一种有序容器，并且容器的内容是可变的，可以使用索引及切片按照指定的规则从容器中获取或修改元素。
假设有这样一个漫威电影宇宙，它有钢铁侠、美国队长、雷神、冬兵、蚁人、浩克、猩红女巫、女武神、星爵、格鲁特等英雄。我们给这个电影宇宙做一个列表，如下heroList01 = ["钢铁侠", "美国队长", "雷神", "冬兵", "浩克", "星爵", "格鲁特", "蚁人", "猩红女巫", "女武神"]· 使用切片的方法从容器中获取元素与字符串操作类似，可以通过切片的方法获取列表中符合切片规则的元素，甚至获取整个列表的元素。列表的切片语法是：容器[开始索引:结束索引:步长]。o获取列表中部分元素
与字符串操作类似，我们可以获取列表中的前三个英雄、后五个英雄、第三到第七个英雄、逆序输出前三个/后五个英雄等等。# 获取列表中的前三个英雄
heroList02 = heroList01[:3:]
print(heroList02)
# 获取列表中的后五个英雄
heroList02 = heroList01[-5::]
print(heroList02)
# 获取列表的第三到第七个英雄
heroList02 = heroList01
print(heroList02)
# 逆序输出列表前三个英雄
heroList02 = heroList01[-8::-1]
print(heroList02)
# 逆序输出列表后五个英雄
heroList02 = heroList01[:-6:-1]
print(heroList02)
上面程序的输出分别是：['钢铁侠', '美国队长', '雷神']
['星爵', '格鲁特', '蚁人', '猩红女巫', '女武神']
['雷神', '冬兵', '浩克', '星爵', '格鲁特']
['雷神', '美国队长', '钢铁侠']
['女武神', '猩红女巫', '蚁人', '格鲁特', '星爵']
o使用切片复制整个列表
同样，我们可以使用切片复制整个列表，并且可以是以顺序或者逆序的方式复制。# 通过切片的形式复制列表
heroList02 = heroList01[::]
print(heroList02)
# 通过切片的形式逆序复制列表
heroList02 = heroList01[::-1]
print(heroList02)
上面程序的输出如下：['钢铁侠', '美国队长', '雷神', '冬兵', '浩克', '星爵', '格鲁特', '蚁人', '猩红女巫', '女武神']
['女武神', '猩红女巫', '蚁人', '格鲁特', '星爵', '浩克', '冬兵', '雷神', '美国队长', '钢铁侠']
使用切片时，python以浅拷贝的方式生成列表，并赋值给新对象。这与列表赋值不同，列表赋值仅仅是简单地将列表的首地址赋值给另外一个变量。我们用内存图的方式来呈现一下列表切片复制的整个过程· 使用切片的方法修改容器中的元素由于列表是可变容器，我们可以修改列表中的元素，常规的修改方法是通过索引定位到列表中的某个元素然后加以修改。除此之外，我们可以使用切片的方法对列表中的一片特定区域做修改。还是以上面的漫威电影宇宙列表为例，我们使用三个新的英雄替换原先的英雄列表，新的英雄分别是幻视、鹰眼、蜘蛛侠。有几种替换方案：
o三换三，替换后，列表的英雄数量还是10个。originList = ["钢铁侠", "美国队长", "雷神", "冬兵", "浩克", "星爵", "格鲁特", "蚁人", "猩红女巫", "女武神"]
heroList02 = ["幻视", "鹰眼", "蜘蛛侠"]
heroList01 = originList[:]
# 使用切片的方式替换heroList01的前三个元素
heroList01[:3] = heroList02
print(heroList01)
heroList01 = originList[:]
# 使用切片的方式替换heroList01的第5-7个元素
heroList01 = heroList02
print(heroList01)
heroList01 = originList[:]
# 使用切片的方式替换heroList01的末尾三个元素
heroList01[-3:] = heroList02
print(heroList01)
heroList01 = originList[:]
# 使用切片的方式替换heroList01的末尾三个元素，并且是逆序
heroList01[:-4:-1] = heroList02
print(heroList01)
heroList01 = originList[:]
# 使用切片的方式替换heroList01的前三个元素，并且是逆序
heroList01[-8::-1] = heroList02
print(heroList01)
上面程序的输出如下：['幻视', '鹰眼', '蜘蛛侠', '冬兵', '浩克', '星爵', '格鲁特', '蚁人', '猩红女巫', '女武神']
['钢铁侠', '美国队长', '雷神', '冬兵', '幻视', '鹰眼', '蜘蛛侠', '蚁人', '猩红女巫', '女武神']
['钢铁侠', '美国队长', '雷神', '冬兵', '浩克', '星爵', '格鲁特', '幻视', '鹰眼', '蜘蛛侠']
['钢铁侠', '美国队长', '雷神', '冬兵', '浩克', '星爵', '格鲁特', '蜘蛛侠', '鹰眼', '幻视']
['蜘蛛侠', '鹰眼', '幻视', '冬兵', '浩克', '星爵', '格鲁特', '蚁人', '猩红女巫', '女武神']
由上面程序输出可以看出，使用切片的方式可以将列表1的部分元素批量替换成列表2的元素。我们以替换前三个元素为例，研究一下切片过程中的内存布局变化heroList01 = ["钢铁侠", "美国队长", "雷神", "冬兵", "浩克", "星爵", "格鲁特", "蚁人", "猩红女巫", "女武神"]
heroList02 = ["幻视", "鹰眼", "蜘蛛侠"]
print("heroList01 的内容是：{}".format(heroList01))
print("heroList01 的地址是：{}".format(hex(id(heroList01))))
print("originList 第一个元素的地址是：{}".format(hex(id(originList))))
print("heroList01 第一个元素的地址是：{}".format(hex(id(heroList01))))
print("heroList02 第一个元素的地址是：{}".format(hex(id(heroList02))))
heroList01[:3] = heroList02
print("heroList01 的内容是：{}".format(heroList01))
print("heroList01 的地址是：{}".format(hex(id(heroList01))))
print("originList 第一个元素的地址是：{}".format(hex(id(originList))))
print("heroList01 第一个元素的地址是：{}".format(hex(id(heroList01))))
print("heroList02 第一个元素的地址是：{}".format(hex(id(heroList02))))
上面程序的输出如下：heroList01 的内容是：['钢铁侠', '美国队长', '雷神', '冬兵', '浩克', '星爵', '格鲁特', '蚁人', '猩红女巫', '女武神']
heroList01 的地址是：0x1fab98ec908
originList 第一个元素的地址是：0x1fab86f84b0
heroList01 第一个元素的地址是：0x1fab86f84b0
heroList02 第一个元素的地址是：0x1fab98f7e10
heroList01 的内容是：['幻视', '鹰眼', '蜘蛛侠', '冬兵', '浩克', '星爵', '格鲁特', '蚁人', '猩红女巫', '女武神']
heroList01 的地址是：0x1fab98ec908
originList 第一个元素的地址是：0x1fab86f84b0
heroList01 第一个元素的地址是：0x1fab98f7e10
heroList02 第一个元素的地址是：0x1fab98f7e10
可以看到，当切片运算符[:]出现在赋值运算符=左边时，对列表的修改操作并不会产生新列表，而是在原来的列表上面修改，修改以后，列表中的元素被替换。使用内存图描述如下：oN换三，替换后，列表的英雄数量大于或者小于10个。originList = ["钢铁侠", "美国队长", "雷神", "冬兵", "浩克", "星爵", "格鲁特", "蚁人", "猩红女巫", "女武神"]
heroList02 = ["幻视", "鹰眼", "蜘蛛侠"]
heroList01 = originList[:]
# 保持原列表不变，在原列表的开头插入新列表
heroList01[:0] = heroList02
print(heroList01)
heroList01 = originList[:]
# 保持原列表不变，在原列表的中间插入新列表
heroList01 = heroList02
print(heroList01)
heroList01 = originList[:]
# 保持原列表不变，在原列表的末尾插入新列表
heroList01 = heroList02
print(heroList01)
heroList01 = originList[:]
# 1换3
heroList01[:1] = heroList02
print(heroList01)
heroList01 = originList[:]
# 5换3
heroList01[:5] = heroList02
print(heroList01)
heroList01 = originList[:]
# 10换3
heroList01[:] = heroList02
print(heroList01)
上面程序的输出如下：['幻视', '鹰眼', '蜘蛛侠', '钢铁侠', '美国队长', '雷神', '冬兵', '浩克', '星爵', '格鲁特', '蚁人', '猩红女巫', '女武神']
['钢铁侠', '美国队长', '雷神', '冬兵', '幻视', '鹰眼', '蜘蛛侠', '浩克', '星爵', '格鲁特', '蚁人', '猩红女巫', '女武神']
['钢铁侠', '美国队长', '雷神', '冬兵', '浩克', '星爵', '格鲁特', '蚁人', '猩红女巫', '女武神', '幻视', '鹰眼', '蜘蛛侠']
['幻视', '鹰眼', '蜘蛛侠', '美国队长', '雷神', '冬兵', '浩克', '星爵', '格鲁特', '蚁人', '猩红女巫', '女武神']
['幻视', '鹰眼', '蜘蛛侠', '星爵', '格鲁特', '蚁人', '猩红女巫', '女武神']
['幻视', '鹰眼', '蜘蛛侠']
进一步对上面程序的列表地址以及各个元素的地址研究后发现，不管是在列表中插入新列表，还是1换3、5换3、10换3，均没有销毁heroList01，而只是简单地将heroList01的列表节点重定向到新的列表元素上，并在重定向的过程中新增或者删除旧的列表节点。
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