Python 中的数据结构：列表和复仇者联盟

我的个人博客上也有这篇文章，链接在此。

介绍

好了，我看了《复仇者联盟3：无限战争》，太棒了！剧情震撼、荒诞，还让我哭了。别担心，虽然会有一些剧透，但我会提前提醒。我打算借用一些复仇者联盟的例子来讲解Python的数据结构。我对Python的所有数据结构并不十分熟悉。为了挑战自己，我制定了一个计划，深入研究Python中的各种数据结构。本系列的第一篇将介绍Python列表。

数据结构是存储和处理数据的方法。由于 Python 是一种比 C 语言更高级的语言，因此我们无需考虑内存管理和垃圾回收。不过，创建类似列表这样的数据结构确实会通过索引过程分配内存地址。我们稍后会详细讨论这一点。

原始数据结构与非原始数据结构

让我们来看看Python是如何对数据进行分类的。原始数据结构是指编程语言本身处理的数据结构，例如Python中的整数、浮点数和字符串。它们也被称为数据类型。非原始数据类型指的是Python中我们自己创建的数据结构，例如列表、元组、集合和字典。这些结构是由程序员创建的。因此，当我们为这些结构建立索引并将内存地址分配给列表中的条目时，就涉及到了内存地址的问题。Python几乎不会直接暴露内存地址，对于高级语言来说，你通常不需要考虑内存地址。然而，在我看来，了解编程语言的底层机制仍然非常重要。

列表介绍

列表是一种将值存储在列表中的方法，可以通过索引来访问每个值。以下是一个列表示例：

list = [1,2,3]

print (list)

现在我们运行列表

[1, 2, 3]

我们的列表是一组数字，每个数字都有自己的索引。我们可以列出一系列值，例如姓名、日期、价格等等。列表有很多应用，例如，我们可以用一组字符串来记录加入复仇者联盟的英雄。以下是第一部电影中复仇者联盟的首批成员名单。

avengers = ['Iron Man','Captain America','Black Widow','The Hulk','Hawkeye','Thor', 'Falcon']

print ("Hero List example: ")
print (avengers)

然后我们运行代码，得到：

Hero List example:
['Iron Man', 'Captain America', 'Black Widow', 'The Hulk', 'Hawkeye', 'Thor', 'Falcon']

如上所示，我们可以将列表打印成一个单独的列表。我们还可以使用 for 循环逐个遍历列表。通常，如果我们要对这个列表进行任何操作（例如在屏幕上打印、添加到数据库），我们都会使用 for 循环来遍历列表。

print ("For Loop Example: ")
for x in avengers:
    print (x)

然后我们运行代码：

For Loop Example:
Iron Man
Captain America
Black Widow
The Hulk
Hawkeye
Thor
Falcon

堆叠

列表的用途非常广泛。我们甚至可以对列表进行“堆叠”。遵循后进先出（LIFO）原则，我们可以使用 append 和 pop 函数来添加或移除列表中的成员。看过《美国队长3：内战》的观众可以看到，阵容中新增了两位英雄。

avengers.append('Black Panther')

print ("Append Example: ")
for x in avengers:
    print (x)

这给我们带来了

Append Example:
Iron Man
Captain America
Black Widow
The Hulk
Hawkeye
Thor
Falcon
Black Panther

我们都知道黑豹是谁。他要治理国家，没时间待在复仇者联盟基地里坐等灾难发生。特查拉加入复仇者联盟后，必须尽快退居幕后，在他父亲去世后继承瓦坎达国王的职位。

avengers.pop()

print ("Pop Example: ")
for x in avengers:
    print (x)

由此可得：

Pop Example:
Iron Man
Captain America
Black Widow
The Hulk
Hawkeye
Thor
Falcon

堆叠操作就是这样。`append` 方法会在列表末尾添加一个条目。`pop` 方法会从列表中移除一个条目。`pop` 方法的不同之处在于，你可以指定要移除的值的索引（位置），它会移除该值。如果留空，`pop` 函数会移除列表中的最后一个条目。

索引

索引是用来跟踪列表中值及其顺序的方法。从零开始向上计数，就能得到条目的位置。以黑寡妇为例。除了早就应该有一部她的个人起源电影之外，我们还需要找到她在列表中的位置。

print (avengers.index('Black Widow'))

将该命令输入到 Python 解释器中，即可得到列表中的第 2 个或第三个位置。

2

更佳价值管理

所以，第一个意识到他们对复仇者联盟没那么感兴趣的是美国队长。假设我们不知道 pop 函数的工作原理，也不知道美国队长在列表中的位置，我们可以使用 remove 函数将其移除。

avengers.remove('Captain America')

print ("Remove Example: ")
for x in avengers:
    print (x)

该函数查找并删除指定的条目。如果该值不存在，则会返回错误。

Remove Example:
Iron Man
Black Widow
The Hulk
Hawkeye
Thor
Falcon
Black Panther

由于美国队长和钢铁侠退出，我们把黑豹招入了复仇者联盟。然而，钢铁侠还需要另一个人帮忙，才能把罗杰斯队长和他的伙伴们重新拉回阵营。这时，电影版蜘蛛侠出现了。让我们把他加到名单里。假设我们想让蜘蛛侠成为复仇者联盟的新面孔，所以我们想把他放在名单的首位。我们可以使用插入函数来实现这一点。这里我们传入的是值出现的索引位置和值本身。

avengers.insert(0, 'Spider Man')

print ("Insert Example: ")
for x in avengers:
    print (x)

如果我们再打印一遍名单，就会发现蜘蛛侠位列榜首。我对此很满意。汤姆·赫兰德饰演的蜘蛛侠/彼得·帕克非常出色。

Insert Example:
Spider Man
Iron Man
Captain America
Black Widow
The Hulk
Hawkeye
Thor
Falcon
Black Panther

有多少个蜘蛛侠？

所以漫画宇宙里有十几个不同的蜘蛛侠版本。有彼得·帕克版的蜘蛛侠，我最喜欢的迈尔斯·莫拉莱斯版蜘蛛侠，还有超棒的蜘蛛格温。漫威电影宇宙（MCU）目前只有一个蜘蛛侠。不过，为了保险起见，我们还是来统计一下名单上的蜘蛛侠数量吧。

我们可以使用 count 函数来统计列表中某个值出现的次数。

how_many_spider_mans = avengers.count('Spider Man')

print ("Count Example Example: How Manny Spider Men are there?")
print (how_many_spider_mans)

漫威电影宇宙（MCU）只有一个蜘蛛侠角色，所以我们的列表中也只有一个蜘蛛侠数值。因此，我们得到的结果是1。

Count Example Example: How Manny Spider Men are there?
1

嵌套

我们都非常喜欢第一部《银河护卫队》。精彩的视觉效果、幽默风趣的对话，当然还有那恰到好处的70年代音乐与太空冒险的融合。他们在漫威宇宙中独立于地球上的复仇者联盟之外。然而，在《复仇者联盟3：无限战争》中，他们齐聚一堂，贡献了漫威电影宇宙中最精彩的一些对话。我们已经列出了地球上的英雄名单。现在，又一支酷炫的队伍加入了他们的行列。那么，让我们来创建新的名单吧。

gotg = ['Star Lord', 'Rocket', 'Groot', 'Drax', 'Gamora']

现在我们有了新的列表，需要想办法把它们添加到复仇者联盟的列表中。Python 的嵌套列表可以帮我们解决这个问题。Python 列表允许你在列表中嵌套其他列表。这有很多用途。例如，将相关信息放在一个列表中就是一个很好的例子。不过，在那个特定例子中，使用类可能更好。稍后会详细介绍。现在，让我们把银河护卫队添加到复仇者联盟的列表中。

avengers.append(gotg)

print ("Append Nested List Example: ")
for x in avengers:
    print (x)

打印出名单后，我们发现名单上不仅有银河护卫队成员，还有其他复仇者联盟成员。干得漂亮，凯文·费奇！

Append Nested List Example:
Iron Man
Captain America
Black Widow
The Hulk
Hawkeye
Thor
Falcon
Black Panther
['Star Lord', 'Rocket', 'Groot', 'Drax', 'Gamora']

前方剧透预警！！

友情提示：如果你还没看过《复仇者联盟3：无限战争》，请跳过这段。这是个非常重要的结局，如果你对这部电影有任何兴趣，请直接跳到结尾。警告完毕。

说真的，前面有剧透。而且是相当劲爆的剧透。

好了，我已经警告过你们了。看过《复仇者联盟3：无限战争》的人都知道结局。太令人心碎了。我当时完全懵了，现在还在消化。在结尾，大部分复仇者都牺牲了。虽然不是全部，但确实有不少。所以现在我们需要更新一下复仇者联盟的成员名单。我们可以使用清除功能来清空名单，因为他们中的大多数已经不在了。名单上的一些成员仍然在漫威电影宇宙中，但是用电影结尾的结局来处理更符合我们的需求。

avengers.clear()

print ("Clear Example: ")
print (avengers)

哪些打印机

Clear Example:
[]

现在我们打印出来的片单是空的。我到现在都还没缓过来。通常来说，这类电影的情感冲击力远不如《黑豹》之类的电影。但自从《黑豹》上映后，情况就发生了变化。《黑豹》以一种细腻而引人入胜的方式探讨了宏大而复杂的主题。我很期待看到电影如何继续提升标准。

结论

我希望与复仇者联盟的合作能帮助大家更好地理解列表的用法，以及如何在 Python 程序中使用列表。这种数据结构有很多不同的应用场景。然而，在某些情况下，列表虽然适用，但其他数据结构可能更合适。我们将在本系列的后续章节中探索其他数据结构。我很期待我们能取得怎样的成果。

完整的源代码可以在这里找到：https://github.com/georGEO1989/Data-Structures-Lists