1. 引言

在 Python 中，列表 (List) 和元組 (Tuple) 是兩個最常見的資料結構。它們的主要區別在於列表是可變的，而元組是不可變的。列表和元組廣泛應用於儲存有序的數據，並且各自有其特定的使用場景。今天的學習目標是深入了解列表的操作與切片功能，並探討元組的使用場景。

2. 列表 (List)

2.1 列表的基本操作

列表是一個可以包含多種類型元素的可變序列。以下是常見的操作：

• 建立列表：

fruits = ["蘋果", "香蕉", "橘子"]

• 新增元素：使用 append() 方法將新元素添加到列表末尾。

fruits.append("葡萄")
print(fruits)  # 輸出: ['蘋果', '香蕉', '橘子', '葡萄']

• 插入元素：使用 insert() 方法在指定位置插入元素。

fruits.insert(1, "草莓")
print(fruits)  # 輸出: ['蘋果', '草莓', '香蕉', '橘子', '葡萄']

• 刪除元素：使用 remove() 方法刪除列表中的特定元素。

fruits.remove("橘子")
print(fruits)  # 輸出: ['蘋果', '草莓', '香蕉', '葡萄']

• 排序列表：使用 sort() 方法對列表進行排序。

fruits.sort()
print(fruits)  # 輸出: ['香蕉', '草莓', '蘋果', '葡萄']

2.2 列表的切片 (Slicing)

切片是從列表中提取一個子列表的強大工具，通過指定開始和結束索引來進行操作。

• 基本切片：

numbers = [0, 1, 2, 3, 4, 5]
sub_list = numbers[1:4]
print(sub_list)  # 輸出: [1, 2, 3]

• 省略開始或結束：若省略開始或結束索引，則默認從列表開頭或到列表末尾切片。

print(numbers[:3])  # 輸出: [0, 1, 2]
print(numbers[3:])  # 輸出: [3, 4, 5]

• 步長切片：使用第三個參數指定步長，跳過元素進行切片。

print(numbers[::2])  # 輸出: [0, 2, 4]

2.3 列表應用場景

列表適合在需要動態調整數據的情況下使用，如不斷新增或刪除元素的情境。常見的使用場景包括：

• 資料收集與過濾
• 多筆資料排序
• 儲存動態變更的數據

3. 元組 (Tuple)

3.1 元組的基本操作

元組是一種不可變的序列，意思是創建後無法修改其內容。它使用小括號來定義，並可以包含多種類型的元素。

• 建立元組：

dimensions = (10, 20, 30)

• 存取元組元素：可以使用索引來存取元組中的元素。

print(dimensions[1])  # 輸出: 20

• 元組解包：可以將元組中的值直接解包到變數中。

length, width, height = dimensions
print(length, width, height)  # 輸出: 10 20 30

3.2 元組的使用場景

由於元組是不可變的，它非常適合在需要保護數據不被修改的情況下使用。常見使用場景包括：

• 固定資料集：如座標點、資料庫中的欄位記錄等。
• 鍵值對中的鍵：由於元組是不可變的，常用作字典中的鍵值對的鍵。

3.3 元組 vs. 列表

4. 練習題目與解題過程

題目 1: 找出列表中最大和最小值

題目描述：輸入一個數字列表，程式將找出其中的最大和最小值。
解題思路：

• 使用內建的 max() 和 min() 函數找出列表的最大值和最小值。

範例程式碼：

numbers = [5, 10, 15, 20, 25]
print(f"最大值: {max(numbers)}, 最小值: {min(numbers)}")

題目 2: 計算列表中的所有元素的總和

題目描述：請使用者輸入一個數字列表，程式將計算所有元素的總和。
解題思路：

• 使用內建函數 sum() 來計算列表中所有數字的總和。

範例程式碼：

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
print(f"總和: {sum(numbers)}")

題目 3: 切片操作

題目描述：輸入一個包含數字的列表，通過切片操作輸出部分子列表。
解題思路：

• 使用切片來提取指定範圍的元素。

範例程式碼：

numbers = [10, 20, 30, 40, 50, 60, 70]
sub_list = numbers[2:5]
print(f"切片後的列表: {sub_list}")  # 輸出: [30, 40, 50]

題目 4: 元組解包

題目描述：定義一個元組，將其中的元素解包到變數中，並輸出每個變數的值。
解題思路：

• 使用元組解包來同時賦值多個變數。

範例程式碼：

dimensions = (5, 10, 15)
length, width, height = dimensions
print(f"長度: {length}, 寬度: {width}, 高度: {height}")

5. 結論

列表與元組是 Python 中兩個非常強大的資料結構。列表的可變性使其非常適合於需要頻繁修改數據的場景，而元組的不可變性則確保了數據的完整性。在這次學習中，我們不僅學習了它們的基本操作和使用場景，還通過範例題目進一步鞏固了對列表切片和元組解包的應用。