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資料結構

這個章節將會更深入的介紹一些你已經學過的東西的細節上，並且加入一些你還沒有接觸過的部分。

5.1. 進一步了解 List（串列）

List（串列）這個資料型態，具有更多操作的方法。下面條列了所有關於 list 物件的 method：

• list.append(x):將一個新的項目加到 list 的尾端。等同於 a[len(a):] = [x]。
• list.extend(iterable):將 iterable（可疊代物件）接到 list 的尾端。等同於 a[len(a):] = iterable。
• list.insert(i, x):將一個項目插入至 list 中給定的位置。第一個引數為插入處前元素的索引值，所以 a.insert(0, x) 會插入在 list 首位，而 a.insert(len(a), x) 則相當於 a.append(x)。
• list.remove(x):刪除 list 中第一個值等於 x 的元素。若 list 中無此元素則會觸發 ValueError。
• list.pop([i]):移除 list 中給定位置的項目，並回傳它。如果沒有指定位置， a.pop() 將會移除 list 中最後的項目並回傳它。若 list 是空的或是索引值超出範圍，則會引發 IndexError 例外。
• list.clear():刪除 list 中所有項目。這等同於 del a[:]。
• list.index(x[, start[, end]]):回傳 list 中第一個值等於 x 的項目之索引值（從零開始的索引）。若 list 中無此項目，則丟出 ValueError 錯誤。
• 引數 start 和 end 的定義跟在 slice 表示法中相同，搜尋的動作被這兩個引數限定在 list 中特定的子序列。但要注意的是，回傳的索引值是從 list 的開頭開始算，而不是從 start 開始算。
• list.count(x):回傳 x 在 list 中所出現的次數。
• list.sort(*, key=None, reverse=False):將 list 中的項目排序。（可使用引數來進行客製化的排序，請參考 sorted() 部分的解釋）
• list.reverse():將 list 中的項目前後順序反過來。
• list.copy():回傳一個淺複製 (shallow copy) 的 list。等同於 a[:]。

以下是一個使用到許多 list 物件方法的例子：

你可能會注意到一些方法，像是 insert、remove 或者是 sort，並沒有印出回傳值，事實上，他們回傳預設值 None [1]。這是一個用於 Python 中所有可變資料結構的設計法則。
另外你可能也會發現，不是所有資料都可以被排序或比較。例如，[None, 'hello', 10] 就不可排序，因為整數不能與字串比較，而 None 不能與其他型別比較。有些型別根本就沒有被定義彼此之間的大小順序，例如，3+4j < 5+7j 就是一個無效的比較。

5.1.1. 將 List 作為 Stack（堆疊）使用

List 的操作方法使得它非常簡單可以用來實作 stack（堆疊）。Stack 為一個遵守最後加入元素最先被取回（後進先出，"last-in, first-out"）規則的資料結構。你可以使用方法 append() 將一個項目放到堆疊的頂層。而使用方法 pop() 且不給定索引值去取得堆疊最上面的項目。舉例而言：

5.1.2. 將 List 作為 Queue（佇列）使用

我們也可以將 list 當作 queue（佇列）使用，即最先加入元素最先被取回（先進先出，"first-in, first-out"）的資料結構。然而，list 在這種使用方式下效率較差。使用 append 和 pop 來加入和取出尾端的元素較快，而使用 insert 和 pop 來插入和取出頭端的元素較慢（因為其他元素都需要挪動一格）。
如果要實作 queue，請使用 collections.deque，其被設計成能快速的從頭尾兩端加入和取出。例如：

5.1.3. List Comprehensions（串列綜合運算）

List comprehension（串列綜合運算）讓你可以用簡潔的方法建立 list。常見的應用是基於一個序列或 iterable（可疊代物件），將每一個元素經過某個運算的結果串接起來成為新的 list，或是建立一個子序列，其每一個元素皆滿足一個特定的條件。
舉例來說，假設我們要建立一個「平方的 list」：

注意這是建立（或覆寫）一個變數叫 x，其在迴圈結束後仍然存在。我們可以這樣產生平方串列而不造成任何 side effects（副作用）：

或與此相等的：

這樣更簡潔和易讀。

一個 list comprehension 的組成，是在一對方括號內，放入一個 expression（運算式）、一個 for 子句、再接著零個或多個 for 或 if 子句。結果會是一個新的 list，內容是在後面的 for 和 if 子句情境下，對前面運算式求值的結果。例如，這個 list comprehension 組合了兩個 list 中彼此相異的元素：

而它就等於：

注意 for 和 if 在這兩段程式裡的順序是相同的。

如果 expression 是一個 tuple（例如上面例子中的 (x, y)），它必須加上括號：

List comprehensions 可以含有複雜的 expression 和巢狀的函式：

5.1.4. 巢狀的 List Comprehensions

在 list comprehesion 中開頭的 expression 可以是任何形式的 expression，包括再寫一個 list comprehension。

考慮以下表示 3x4 矩陣的範例，使用 list 包含 3 個長度為 4 的 list ：

以下的 list comprehesion 會將矩陣的行與列作轉置：

如同我們在上一節看到的，內部的 list comprehension 會依據後面的 for 環境被求值，所以這個例子就等於：

而它也和這一段相同：

在實際運用上，我們傾向於使用內建函式 (built-in functions) 而不是複雜的流程控制陳述式。在這個例子中，使用 zip() 函式會非常有效率：

關於星號的更多細節，請參考拆解引數列表（Unpacking Argument Lists）。