Python的切片表示法是如何工作的?也就是说:当我编写[x:y:z]、a[:]、a]::2]等代码时,我如何理解哪些元素最终会出现在切片中?请在适当的地方附上参考资料。
另请参见:为什么切片和范围上限是互斥的?
Python的切片表示法是如何工作的?也就是说:当我编写[x:y:z]、a[:]、a]::2]等代码时,我如何理解哪些元素最终会出现在切片中?请在适当的地方附上参考资料。
另请参见:为什么切片和范围上限是互斥的?
当前回答
1.切片符号
为了简单起见,请记住切片只有一种形式:
s[start:end:step]
下面是它的工作原理:
s: 可以切片的物体start:开始迭代的第一个索引end:最后一个索引,请注意,最终的切片中不会包含结束索引step:每个步骤索引拾取元素
另一个重要的事情:所有开始、结束和步骤都可以省略!如果省略它们,则将使用它们的默认值:0,len(s),1。
因此,可能的变化如下:
# Mostly used variations
s[start:end]
s[start:]
s[:end]
# Step-related variations
s[:end:step]
s[start::step]
s[::step]
# Make a copy
s[:]
注意:如果start>=end(仅在步骤>0时考虑),Python将返回一个空切片[]。
2.陷阱
上面的部分解释了切片如何工作的核心特性,它将在大多数情况下工作。然而,可能会有陷阱,您应该注意,本部分将对它们进行解释。
负面指数
让Python学习者困惑的第一件事是索引可以是负数!不要惊慌:负指数意味着倒数。
例如:
s[-5:] # Start at the 5th index from the end of array,
# thus returning the last 5 elements.
s[:-5] # Start at index 0, and end until the 5th index from end of array,
# thus returning s[0:len(s)-5].
负阶跃
让事情更令人困惑的是,这一步也可能是消极的!
负步骤意味着向后迭代数组:从结束到开始,包括结束索引,从结果中排除开始索引。
注意:当step为负值时,start的默认值为len(s)(而end不等于0,因为s[::-1]包含s[0])。例如:
s[::-1] # Reversed slice
s[len(s)::-1] # The same as above, reversed slice
s[0:len(s):-1] # Empty list
超出范围错误?
请注意:当索引超出范围时,切片不会引发IndexError!
如果索引超出范围,Python将根据情况尽量将索引设置为0或len。例如:
s[:len(s)+5] # The same as s[:len(s)]
s[-len(s)-5::] # The same as s[0:]
s[len(s)+5::-1] # The same as s[len(s)::-1], and the same as s[::-1]
3.示例
让我们用例子来完成这个回答,解释我们讨论的所有内容:
# Create our array for demonstration
In [1]: s = [i for i in range(10)]
In [2]: s
Out[2]: [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
In [3]: s[2:] # From index 2 to last index
Out[3]: [2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
In [4]: s[:8] # From index 0 up to index 8
Out[4]: [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
In [5]: s[4:7] # From index 4 (included) up to index 7(excluded)
Out[5]: [4, 5, 6]
In [6]: s[:-2] # Up to second last index (negative index)
Out[6]: [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
In [7]: s[-2:] # From second last index (negative index)
Out[7]: [8, 9]
In [8]: s[::-1] # From last to first in reverse order (negative step)
Out[8]: [9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]
In [9]: s[::-2] # All odd numbers in reversed order
Out[9]: [9, 7, 5, 3, 1]
In [11]: s[-2::-2] # All even numbers in reversed order
Out[11]: [8, 6, 4, 2, 0]
In [12]: s[3:15] # End is out of range, and Python will set it to len(s).
Out[12]: [3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
In [14]: s[5:1] # Start > end; return empty list
Out[14]: []
In [15]: s[11] # Access index 11 (greater than len(s)) will raise an IndexError
---------------------------------------------------------------------------
IndexError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-15-79ffc22473a3> in <module>()
----> 1 s[11]
IndexError: list index out of range
其他回答
如果我们可以将切片与范围联系起来,这很容易理解,因为范围给出了索引。我们可以将切片分为以下两类:
1.无台阶或台阶>0。例如,[i:j]或[i:j:k](k>0)
假设序列为s=[1,2,3,4,5]。
如果0<i<len(s)和0<j<len,则[i:j:k]->范围(i,j,k)
例如,[0:3:2]->范围(0,3,2)->0,2
如果i>len或j>len,则i=len或j=len
例如,[0:100:2]->范围(0,len(s),2)->范围(0,5,2)->0,2,4
如果i<0或j<0,则i=max(0,len(s)+i)或j=max
例如,[0:-3:2]->范围(0,len(s)-3,2)->范围(0,2,2)->0
例如,[0:-1:2]->范围(0,len(s)-1,2)->范围(0,4,2)->0,2
如果未指定i,则i=0
例如,[:4:2]->范围(0,4,2)->范围(4,2)->0,2
如果未指定j,则j=len(s)
例如,[0::2]->范围(0,len(s),2)->范围(0,5,2)->0,2,4
2.步骤<0。例如,[i:j:k](k<0)
假设序列为s=[1,2,3,4,5]。
如果0<i<len(s)和0<j<len,则[i:j:k]->范围(i,j,k)
例如,[5:0:-2]->范围(5,0,-2)->5,3,1
如果i>len或j>len,则i=len(s)-1或j=len(s)-1
例如,[100:0:-2]->范围(len(s)-1,0,-2)->范围(4,0,-2)->4,2
如果i<0或j<0,则i=max(-1,len(s)+i)或j=max(-1len(s)+j)
例如,[-2:-10:-2]->range(len(s)-2,-1,-2)->range(3,-1,-1)->3,1
如果未指定i,则i=len(s)-1
例如,[:0:-2]->范围(len(s)-1,0,-2)->范围(4,0,-2)->4,2
如果未指定j,则j=-1
例如,[2::-2]->范围(2,-1,-2)->2,0
例如,[::-1]->range(len(s)-1,-1,-1)->range(4,-1,1)->4,3,2,1,0
总而言之
在Python 2.7中
Python中的切片
[a:b:c]
len = length of string, tuple or list
c -- default is +1. The sign of c indicates forward or backward, absolute value of c indicates steps. Default is forward with step size 1. Positive means forward, negative means backward.
a -- When c is positive or blank, default is 0. When c is negative, default is -1.
b -- When c is positive or blank, default is len. When c is negative, default is -(len+1).
理解索引分配非常重要。
In forward direction, starts at 0 and ends at len-1
In backward direction, starts at -1 and ends at -len
当你说[a:b:c]时,你是说根据c的符号(向前或向后),从a开始,到b结束(不包括bth索引中的元素)。使用上面的索引规则,并记住您只能找到此范围内的元素:
-len, -len+1, -len+2, ..., 0, 1, 2,3,4 , len -1
但这一范围在两个方向上无限延伸:
...,-len -2 ,-len-1,-len, -len+1, -len+2, ..., 0, 1, 2,3,4 , len -1, len, len +1, len+2 , ....
例如:
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
a s t r i n g
-9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1
如果在使用上面的a、b、c的规则进行遍历时,a、b和c的选择允许与上面的范围重叠,则会得到一个包含元素的列表(在遍历过程中被触摸),或者得到一个空列表。
最后一件事:如果a和b相等,那么也会得到一个空列表:
>>> l1
[2, 3, 4]
>>> l1[:]
[2, 3, 4]
>>> l1[::-1] # a default is -1 , b default is -(len+1)
[4, 3, 2]
>>> l1[:-4:-1] # a default is -1
[4, 3, 2]
>>> l1[:-3:-1] # a default is -1
[4, 3]
>>> l1[::] # c default is +1, so a default is 0, b default is len
[2, 3, 4]
>>> l1[::-1] # c is -1 , so a default is -1 and b default is -(len+1)
[4, 3, 2]
>>> l1[-100:-200:-1] # Interesting
[]
>>> l1[-1:-200:-1] # Interesting
[4, 3, 2]
>>> l1[-1:-1:1]
[]
>>> l1[-1:5:1] # Interesting
[4]
>>> l1[1:-7:1]
[]
>>> l1[1:-7:-1] # Interesting
[3, 2]
>>> l1[:-2:-2] # a default is -1, stop(b) at -2 , step(c) by 2 in reverse direction
[4]
还可以使用切片分配从列表中删除一个或多个元素:
r = [1, 'blah', 9, 8, 2, 3, 4]
>>> r[1:4] = []
>>> r
[1, 2, 3, 4]
解释Python的切片表示法
简而言之,下标表示法(subscriptable[subscriptarg])中的冒号(:)构成切片表示法,它具有可选的参数start、stop和step:
sliceable[start:stop:step]
Python切片是一种快速计算的方法,可以系统地访问部分数据。在我看来,要成为一名中级Python程序员,这是语言的一个必须熟悉的方面。
重要定义
首先,让我们定义几个术语:
start:切片的起始索引,除非它与stop相同,否则它将包含该索引处的元素,默认为0,即第一个索引。如果是负数,则表示从末尾开始n个项目。stop:切片的结束索引,它不包括该索引处的元素,默认为切片序列的长度,即,直到并包括结束。step:索引增加的量,默认为1。如果它是负的,那么你正在反向切片可迭代的。
索引的工作原理
你可以做这些正数或负数中的任何一个。正数的含义很简单,但对于负数,就像Python中的索引一样,从开始和停止的末尾开始向后计数,对于步骤,只需减少索引。此示例来自文档的教程,但我对其进行了轻微修改,以指示每个索引引用的序列中的哪个项:
+---+---+---+---+---+---+
| P | y | t | h | o | n |
+---+---+---+---+---+---+
0 1 2 3 4 5
-6 -5 -4 -3 -2 -1
切片的工作原理
要对支持它的序列使用切片表示法,必须在序列后面的方括号中至少包含一个冒号(根据Python数据模型,这实际上实现了序列的__getitem_方法)
切片表示法的工作原理如下:
sequence[start:stop:step]
回想一下,start、stop和step都有默认值,所以要访问默认值,只需省略参数即可。
从列表(或任何其他支持它的序列,如字符串)中获取最后九个元素的切片表示法如下所示:
my_list[-9:]
当我看到这一点时,我把括号里的部分读成了“从结尾到结尾的第9个”(实际上,我在心里把它缩写为“-9,on”)
说明:
完整符号为
my_list[-9:None:None]
并替换默认值(实际上,当step为负值时,stop的默认值为-len(my_list)-1,因此None for stop实际上意味着它将转到任何结束步骤):
my_list[-9:len(my_list):1]
冒号:是告诉Python你给它一个切片,而不是一个常规索引。这就是为什么在Python2中制作列表浅拷贝的惯用方法是
list_copy = sequence[:]
清除它们的方法是:
del my_list[:]
(Python 3获得list.copy和list.clear方法。)
当步骤为负时,启动和停止的默认值将更改
默认情况下,当step参数为空(或None)时,将其赋值为+1。
但是您可以传入一个负整数,列表(或大多数其他标准可切片)将从结尾到开头进行切片。
因此,负切片将更改开始和停止的默认值!
在源中确认
我希望鼓励用户阅读源代码和文档。切片对象和此逻辑的源代码位于此处。首先,我们确定步骤是否为负:
step_is_negative=step_sign<0;
如果是这样的话,下限是-1,意味着我们一直切到并包括开头,上限是长度减1,意味着从结尾开始。(注意,这个-1的语义不同于用户可以在Python中传递指示最后一项的索引的-1。)
if(step_is_negative){lower=PyLong_FromLong(-1L);if(下限==NULL)转到错误;上限=PyNumber_Add(长度,下限);if(上限==NULL)转到错误;}
否则,step为正值,下限将为零,上限(我们将向上,但不包括)为切片列表的长度。
其他{lower=_PyLong_Zero;Py_INCREF(下部);上限=长度;Py_INCREF(上部);}
然后,我们可能需要应用start和stop的默认值。如果step为负值,那么start的默认值将计算为上限:
如果(self->start==Py_None){start=step_is_negative?上部:下部;Py_INCREF(启动);}
并停止,下限:
如果(self->stop==Py_None){stop=step_is_negative?下:上;Py_INCREF(停止);}
给你的切片起个描述性的名字!
您可能会发现将形成切片与将其传递到列表分开是很有用的__getitem_方法(这就是方括号的作用)。即使你不是新手,它也能让你的代码更可读,这样其他可能需要阅读你的代码的人就能更容易地理解你在做什么。
但是,不能只将一些用冒号分隔的整数分配给变量。您需要使用切片对象:
last_nine_slice = slice(-9, None)
第二个参数None是必需的,因此第一个参数被解释为开始参数,否则它将是停止参数。
然后可以将切片对象传递给序列:
>>> list(range(100))[last_nine_slice]
[91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99]
有趣的是,范围也可以分片:
>>> range(100)[last_nine_slice]
range(91, 100)
内存注意事项:
由于Python列表的切片会在内存中创建新的对象,因此需要注意的另一个重要函数是itertool.islice。通常,您需要对切片进行迭代,而不仅仅是在内存中静态创建。islice非常适合这个。需要注意的是,它不支持开始、停止或步骤的负参数,因此如果这是一个问题,您可能需要提前计算索引或反转可迭代项。
length = 100
last_nine_iter = itertools.islice(list(range(length)), length-9, None, 1)
list_last_nine = list(last_nine_iter)
现在:
>>> list_last_nine
[91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99]
列表切片复制是列表本身的一个特点。如果您正在切片像PandasDataFrame这样的高级对象,它可能会返回原始对象的视图,而不是副本。
上面的答案不讨论切片分配。为了理解切片分配,可以在ASCII艺术中添加另一个概念:
+---+---+---+---+---+---+
| P | y | t | h | o | n |
+---+---+---+---+---+---+
Slice position: 0 1 2 3 4 5 6
Index position: 0 1 2 3 4 5
>>> p = ['P','y','t','h','o','n']
# Why the two sets of numbers:
# indexing gives items, not lists
>>> p[0]
'P'
>>> p[5]
'n'
# Slicing gives lists
>>> p[0:1]
['P']
>>> p[0:2]
['P','y']
一种启发式方法是,对于从零到n的切片,思考:“零是开始,从开始开始,在列表中取n个项目”。
>>> p[5] # the last of six items, indexed from zero
'n'
>>> p[0:5] # does NOT include the last item!
['P','y','t','h','o']
>>> p[0:6] # not p[0:5]!!!
['P','y','t','h','o','n']
另一种启发式方法是,“对于任何一个切片,用零替换开头,应用前面的启发式方法获得列表的结尾,然后将第一个数字向后计数,以从开头删除项目”
>>> p[0:4] # Start at the beginning and count out 4 items
['P','y','t','h']
>>> p[1:4] # Take one item off the front
['y','t','h']
>>> p[2:4] # Take two items off the front
['t','h']
# etc.
切片分配的第一个规则是,由于切片返回一个列表,所以切片分配需要一个列表(或其他可迭代的):
>>> p[2:3]
['t']
>>> p[2:3] = ['T']
>>> p
['P','y','T','h','o','n']
>>> p[2:3] = 't'
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: can only assign an iterable
切片分配的第二个规则(您也可以在上面看到)是,无论切片索引返回列表的哪个部分,都是由切片分配更改的相同部分:
>>> p[2:4]
['T','h']
>>> p[2:4] = ['t','r']
>>> p
['P','y','t','r','o','n']
切片分配的第三条规则是,分配的列表(可迭代)不必具有相同的长度;索引切片被简单地切片,并被分配的任何内容整体替换:
>>> p = ['P','y','t','h','o','n'] # Start over
>>> p[2:4] = ['s','p','a','m']
>>> p
['P','y','s','p','a','m','o','n']
最难习惯的部分是分配给空切片。使用启发式1和2,很容易让你的头脑围绕空切片进行索引:
>>> p = ['P','y','t','h','o','n']
>>> p[0:4]
['P','y','t','h']
>>> p[1:4]
['y','t','h']
>>> p[2:4]
['t','h']
>>> p[3:4]
['h']
>>> p[4:4]
[]
然后,一旦您看到了这一点,将切片分配给空切片也是有意义的:
>>> p = ['P','y','t','h','o','n']
>>> p[2:4] = ['x','y'] # Assigned list is same length as slice
>>> p
['P','y','x','y','o','n'] # Result is same length
>>> p = ['P','y','t','h','o','n']
>>> p[3:4] = ['x','y'] # Assigned list is longer than slice
>>> p
['P','y','t','x','y','o','n'] # The result is longer
>>> p = ['P','y','t','h','o','n']
>>> p[4:4] = ['x','y']
>>> p
['P','y','t','h','x','y','o','n'] # The result is longer still
请注意,因为我们没有更改切片的第二个编号(4),所以插入的项目总是紧靠“o”堆叠,即使我们分配给空切片也是如此。因此,空切片分配的位置是非空切片分配位置的逻辑扩展。
稍微后退一点,当你继续进行我们的切片开始计数过程时会发生什么?
>>> p = ['P','y','t','h','o','n']
>>> p[0:4]
['P','y','t','h']
>>> p[1:4]
['y','t','h']
>>> p[2:4]
['t','h']
>>> p[3:4]
['h']
>>> p[4:4]
[]
>>> p[5:4]
[]
>>> p[6:4]
[]
通过切片,一旦你完成,你就完成了;它不会开始向后倾斜。在Python中,除非使用负数明确要求,否则不会获得负的步幅。
>>> p[5:3:-1]
['n','o']
“一旦你完成了,你就完成了”规则会产生一些奇怪的后果:
>>> p[4:4]
[]
>>> p[5:4]
[]
>>> p[6:4]
[]
>>> p[6]
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list index out of range
事实上,与索引相比,Python切片具有奇怪的防错误性:
>>> p[100:200]
[]
>>> p[int(2e99):int(1e99)]
[]
这有时会派上用场,但也会导致一些奇怪的行为:
>>> p
['P', 'y', 't', 'h', 'o', 'n']
>>> p[int(2e99):int(1e99)] = ['p','o','w','e','r']
>>> p
['P', 'y', 't', 'h', 'o', 'n', 'p', 'o', 'w', 'e', 'r']
根据您的应用程序,这可能。。。或者可能不。。。成为你在那里所希望的!
以下是我的原始答案。它对很多人都很有用,所以我不想删除它。
>>> r=[1,2,3,4]
>>> r[1:1]
[]
>>> r[1:1]=[9,8]
>>> r
[1, 9, 8, 2, 3, 4]
>>> r[1:1]=['blah']
>>> r
[1, 'blah', 9, 8, 2, 3, 4]
这也可以澄清切片和索引之间的区别。