串列 list ( 基本 )

串列 ( list ) 又稱為列表、清單或陣列，串列和元組 ( tuple ) 類似，都可以將任何一種物件作為它們的元素，串列的應用非常廣泛，在大部分的程式裡都能看到串列的身影，這篇教學將會介紹建立、讀取、添加、修改和刪除的方法。

快速導覽：建立串列、合併串列、讀取串列項目、複製串列、修改串列項目、添加串列項目、刪除串列項目

本篇使用的 Python 版本為 3.7.12，所有範例可使用 Google Colab 實作，不用安裝任何軟體 ( 參考：使用 Google Colab )

建立串列

串列是將一連串的元素放在一個序列中，使其都有各自的編號，放入的元素可以是字串、數字、布林、串列、字典...等基本元素，在 Python 裡，有三種方法可以建立串列：「中括號 ( 方括號 )」、「list()」和「split() + 字串」。

• 中括號 ( 方括號 )

  將要建立為串列的元素，放入中括號裡，並使用逗號分隔，就會成為一個串列，通常會將串列賦值給一個變數，下方的例子 a 是字串的串列，b 是數字串列，c 則是文字、數字和串列所組成的串列。

  a = ['apple','banana','orange']
  b = [1,2,3,4,5]
  c = ['apple',1,2,3,['dog','cat']]
  print(type(a))   # <class 'list'>
  print(type(b))   # <class 'list'>
  print(type(c))   # <class 'list'>
  

• list()

  list() 函式可以建立一個「空的」串列，也能將「可迭代」( 有順序 ) 的資料轉換成串列，例如 tuple、字串、集合或字典，下方的例子 b 會將 tuple 轉換成串列，c 是空的串列，d 則是將 apple 字串變成五個獨立字母的串列。

  a = ('apple','banana','orange')
  b = list(a)
  c = list()
  d = list('apple')
  print(b)   # ['apple', 'banana', 'orange']
  print(c)   # []
  print(d)   # ['a', 'p', 'p', 'l', 'e']
  

• split() + 字串

  split() 函式可以將一個字串，根據指定的分隔符號，拆分成串列，下圖的例子，會根據「.」符號，將字串拆成串列，由於有多個「.」在一起，拆分時會出現「空」的字串元素。

  a = 'apple...banana...orange'
  b = a.split('.')
  print(b)   # ['apple', '', '', 'banana', '', '', 'orange']
  

合併串列

合併串列有兩種方法：「使用 + 號」和「extend()」。

• 使用 + 號

  使用「+」號可以讓兩個串列，像字串一樣的相加，在 + 號右方的串列，會加在左方串列的後方。

  a = ['a1','a2','a3']
  b = ['b1','b2','b3']
  c = a + b
  print(c)   # ['a1', 'a2', 'a3', 'b1', 'b2', 'b3']
  

• extend()

  extend() 函式能讓一個串列的後方，合併另外一個串列的內容。

  a = ['a1','a2','a3']
  b = ['b1','b2','b3']
  a.extend(b)
  print(a)   # ['a1', 'a2', 'a3', 'b1', 'b2', 'b3']
  

  注意，extend() 函式會改變串列，但不會回傳串列的值，所以如果寫成下面的程式，會得到 none 的結果。

  a = ['a1','a2','a3']
  b = ['b1','b2','b3']
  c = a.extend(b)
  print(c)   # none
  

讀取串列項目

要使用串列，就必須要讀取串列的內容，Python 提供了兩種讀取串列項目的方法「offset」和「slice()」。

• offset

  序列中每個元素都有各自的序列編號 ( offset )，只要透過「[offset]」，就能讀取對應的內容，串列中第一個項目的 offset 為 0，第二個 offset 為 1，依此類推，下面的例子，會依序讀取並印出串列中的元素。

  a = ['apple','banana','orange']
  print(a[0])   # apple
  print(a[1])   # banana
  print(a[2])   # orange
  

  offset 預設從左側開始，第一個項目為 0，如果從右側開始，第一個項目為 -1，第二個項目為 -2，依此類推。

  a = ['apple','banana','orange']
  print(a[-1])   # orange
  print(a[-2])   # banana
  print(a[-3])   # apple
  

  如果串列中有串列，就構成了「多維串列」，讀取元素時如果有第二層，就多一個中括號加上 offset，就能讀取第二層的元素。

  a = ['apple','banana','orange',['dog','cat']]
  print(a[3][0])   # dog
  print(a[3][1])   # cat
  

• slice()

  slice() 函式可以取出串列中「某個範圍」的元素，使用方式在中括號裡加上冒號「:」，在冒號的前後放入指定的 offset，就能取出指定範圍的資料 ( 第一個 offset : 第二個 offset - 1 )，如果不指定數值，冒號前方預設為 0，冒號後方預設為 -1。

  範圍也可以使用「負數」，表示從右側數來，但要注意第一個值的順序 ( 不論正負 ) 都必須要在第二個值的前面，不然就讀取不到項目 ( 會回傳空的結果 )。

  a = [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]
  b = a[:3]
  c = a[3:]
  d = a[1:3]
  e = a[-5:-2]
  print(b)   # [0, 1, 2]  取得 0～(3-1) 項
  print(c)   # [3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]  取得 3～最後一項
  print(d)   # [1, 2]  取得 1～(3-1) 項
  print(e)   # [5, 6, 7]  取得倒數第 5 項～(倒數第二項-1)
  

  如果使用兩個冒號「::」，表示要「間隔幾個項目」取值，例如「::2」就是間隔兩個項目，「::3」就是間隔三個項目，如果是負數，就是從右側取值，因此「::-1」就可以讓反轉整個串列。

  a = [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]
  b = a[::3]
  c = a[3::2]
  d = a[::-1]
  e = a[::-2]
  print(b)   # [0, 3, 6, 9]  每隔三項目取值
  print(c)   # [3, 5, 7, 9]  從第三個項目開始，每隔兩項目取值
  print(d)   # [9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]  反轉串列
  print(e)   # [9, 7, 5, 3, 1]  反轉串列，每隔兩個項目取值
  

複製串列

延續上方 slice() 的做法，如果使用「串列[:]」，效果等同於複製完整的串列，下方的程式碼展示兩種複製串列的方式，如果使用「b=a」的做法，雖然看起來像是複製了，但實際上 a 和 b 指向了同一個串列，所以當 a 刪除了一個項目時，b 也會跟著改變，然而如果使用「d=c[:]」的做法，會建立一個「全新」的串列，當 c 發生改變時，不會影響 d。

a = [1, 2, 3]
b = a
del(a[1])    # 刪除 a 的第二個項目
print(a)     # [1, 3]
print(b)     # [1, 3]

c = [1, 2, 3]
d = c[:]     # 複製 c 的所有項目變成一個新串列
del(c[1])    # 刪除 c 的第二個項目
print(c)     # [1, 3]
print(d)     # [1, 2, 3]

修改串列項目

串列有別於 tuple，串列的內容項目都是「可以修改」的，修改的方法有下列兩種：「offset」和「slice()」。

• offset

  只要透過每個項目的 offset，就能夠修改指定項目的內容。

  a = ['apple','banana','orange']
  a[0] = 'grap'
  print(a)   # ['grap', 'banana', 'orange']
  

• slice()

  使用 slice() 可以快速更換某一個範圍的串列內容，下方的程式會將第 2、3、4 這三個項目更換為 100、200、300。

  a = ['a','b','c','d','e']
  a[1:4] = [100,200,300]
  print(a)    # ['a', 100, 200, 300, 'e']
  

  指定更換的項目的數量，不一定要和原本的一樣多 ( 可以比較少，也可以比較多 )，更換後會將範圍的內容，完全換成新的內容。

  a = ['a','b','c','d','e']
  a[1:4] = [1,2,3,4,5,6,7,8,9]
  print(a)   # ['a', 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 'e']
  

  更換的內容不一定要是串列，只要是可以「迭代」的內容，例如字串、tuple，都可以將其替換進入串列中，下方的程式將 1～4 的位置換成 hello 文字，替換後 hello 文字會被拆分成一個個的字母。

  a = ['a','b','c','d','e']
  a[1:4] = 'hello'
  print(a)    # ['a', 'h', 'e', 'l', 'l', 'o', 'e']
  

添加串列項目

Python 提供兩種串列添加項目的方法：「append()」和「insert()」。

• append()

  append() 函式可以將項目添加在一個串列的尾端，如果添加的是一個序列 tuple，會原封不動的變成一個新元素 ( 只佔有一個 offset，變成第二層序列或 tuple )。

  a = ['a','b','c','d','e']
  a.append(100)
  b = ['a','b','c','d','e']
  b.append([100,200,300])
  print(a)   # ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 100]
  print(b)   # ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', [100, 200, 300]]
  

• insert()

  如果已經知道要添加的位置 offset，使用 insert() 函式，就可以將指定的內容，從指定的位置加入，如果插入的位置設定為 0，會將內容插入在串列的開頭，如果設定的位置大於串列長度，就會插入在尾端 ( 如果設定 -1，會插入在倒數第二個 )。

  a = ['a','b','c','d','e']
  a.insert(3,100)
  b = ['a','b','c','d','e']
  b.insert(0,100)
  c = ['a','b','c','d','e']
  c.insert(100,100)
  d = ['a','b','c','d','e']
  d.insert(-1,100)
  print(a)   # ['a', 'b', 'c', 100, 'd', 'e']
  print(b)   # [100, 'a', 'b', 'c', 'd', 'e']
  print(c)   # ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 100]
  print(d)   # ['a', 'b', 'c', 'd', 100, 'e']
  

刪除串列項目

Python 提供了四種方法，來刪除串列的資料：「del」、「remove()」、「pop()」和「clear()」。

• del

  如果已經知道欲刪除項目的「位置 offset」，就能夠使用「del list(offset)」來刪除指定的項目，項目支援中括號的語法 ( 參考上方 slice() 的做法 )，可以刪除某個範圍的項目，當項目被刪除時，後方的項目會往前遞補，取代原本的位置。

  a = [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]
  del a[2]
  b = [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]
  del b[2:6]
  print(a)   # [0, 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
  print(b)   # [0, 1, 6, 7, 8, 9]
  

• remove()

  如果不知道欲刪除項目的「位置 offset」，可以使用 remove(項目內容) 刪除該項目，如果有多個同樣內容的項目，remove() 只會刪除第一個找到的項目。

  a = ['apple','apple','banana','orange']
  a.remove('apple')
  print(a)   # ['apple', 'banana', 'orange']
  

• pop()

  pop() 函式可以「取出並移除」串列裡的「一個項目」，使用的方式為「pop(offset)」，如果不指定數值或數值為 -1，則會取出最後一個項目，取出的項目如果沒有賦值給變數，這些項目就會消失。

  a = [0,1,2,3,4,5]
  b = a.pop(2)
  print(a)   # [0, 1, 3, 4, 5]
  print(b)   # 2
  

• clear()

  clear() 函式會清空整個串列的內容，使其變成一個空的串列。

  a = [0,1,2,3,4,5]
  a.clear()
  print(a)   # []
  

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