全面剖析Python列表list的各方法及各操作的内部实现

构造方法

方法：

class list(object):
    """
    list() -> new empty list
    list(iterable) -> new list initialized from iterable's items
    """

除了字面量的语法[]构造列表，也可以用list()创建空列表，list(iterable)由可迭代对象初始化一个列表。

示例：

>>> L = []
>>> L = list()

>>> L = [1, 2, 3]
>>> L = list({1, 2, 3})
>>> L = list((1, 2, 3))

向列表尾部添加元素

方法：

def append(self, p_object): 
    """ L.append(object) -> None -- append object to end """
    pass

示例：

>>> L = []
>>> L.append(1)
>>> L
[1]
>>> L.append((2, 3))
>>> L
[1, (2, 3)]
>>> L.append({4, 5, 6})
>>> L
[1, (2, 3), {4, 5, 6}]
>>>

清空列表(删除列表中所有元素)

方法：

def clear(self):
    """ L.clear() -> None -- remove all items from L """
    pass

示例：

>>> L = [1, 2, 3]
>>> L.clear()
>>> L
[]

列表的浅复制

方法：

def copy(self):
    """ L.copy() -> list -- a shallow copy of L """
    return []

示例：

>>> L = [1, 2, 3]
>>> L.copy()
[1, 2, 3]
>>>

列表中某个值出现的次数

方法：

def count(self, value):
    """ L.count(value) -> integer -- return number of occurrences of value """
    return 0

示例：

>>> L = [1, 2, 3, 2, 4, 1, 1]
>>> L.count(1)
3
>>> L.count(5)
0

用迭代器中元素扩展列表

方法：

def extend(self, iterable):
    """ L.extend(iterable) -> None -- extend list by appending elements from the iterable """
    pass

示例：

>>> L = [1, 2, 3]
>>> L.extend({4, 5})
>>> L
[1, 2, 3, 4, 5]
>>> L.extend([6, 7, 8])
>>> L
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]
>>>

查找某个值在列表中第一次出现的索引

方法：

def index(self, value, start=None, stop=None):
    """
    L.index(value, [start, [stop]]) -> integer -- return first index of value.
    Raises ValueError if the value is not present.
    """
    return 0

示例：

>>> L = [1, 2, 3, 2, 4, 1, 1]
>>> L.index(2)
1
>>> L.index(5)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: 5 is not in list
>>>

向列表中指定索引前面的位置插入元素

方法：

def insert(self, index, p_object):
    """ L.insert(index, object) -- insert object before index """
    pass

示例：

>>> L = [1, 2, 3]
>>> L.insert(0, 0)
>>> L
[0, 1, 2, 3]
>>> L.insert(2, 1.5)
>>> L
[0, 1, 1.5, 2, 3]
>>>

删除并返回指定索引处的值

方法：

def pop(self, index=None):
    """
    L.pop([index]) -> item -- remove and return item at index (default last).
    Raises IndexError if list is empty or index is out of range.
    """
    pass

示例：

>>> L = ['A', 'B', 'C', 'D', 'E']
>>> L.pop()
'E'
>>> L
['A', 'B', 'C', 'D']
>>> L.pop(2)
'C'
>>> L
['A', 'B', 'D']
>>> L.pop(3)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: pop index out of range
>>>

删除列表中第一次出现的指定值

方法：

def remove(self, value):
    """
    L.remove(value) -> None -- remove first occurrence of value.
    Raises ValueError if the value is not present.
    """
    pass

示例：

>>> L = [1, 2, 3, 2, 1]
>>> L.remove(2)
>>> L
[1, 3, 2, 1]
>>> L.remove(4)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: list.remove(x): x not in list
>>>

原地反转列表(列表中所有元素反序)

方法：

def reverse(self):
    """ L.reverse() -- reverse *IN PLACE* """
    pass

示例：

>>> L = [1, 2, 3]
>>> L.reverse()
>>> L
[3, 2, 1]
>>>

原地排序列表

方法：

def sort(self, key=None, reverse=False):
    """ L.sort(key=None, reverse=False) -> None -- stable sort *IN PLACE* """
    pass

示例：

>>> L = [3, 1, 2, 5, 4]
>>> L.sort()
>>> L
[1, 2, 3, 4, 5]
>>> L.sort(reverse=True)
>>> L
[5, 4, 3, 2, 1]
>>> L = [{'x': 1, 'y': 2}, {'x': 2, 'y': 1}, {'x': 1, 'y': 3}]
>>> L.sort(key=lambda d : (d['x'], d['y']))
>>> L
[{'y': 2, 'x': 1}, {'y': 3, 'x': 1}, {'y': 1, 'x': 2}]
>>>

列表对外接口的内部实现

列表相加

内部实现方法：

def __add__(self, *args, **kwargs):
    """ Return self+value. """
    pass

对外接口示例：

>>> L1 = [1, 2, 3]
>>> L2 = [4, 5, 6]
>>> L3 = L1 + L2
>>> L3
[1, 2, 3, 4, 5, 6]
>>>

in语句检测值列表中是否含有某值

内部实现方法：

def __contains__(self, *args, **kwargs):
    """ Return key in self. """
    pass

对外接口示例：

>>> L = [1, 2, 3]
>>> 1 in L
True
>>> 4 in L
False
>>>

del语句删除指定索引处的值

内部实现方法：

def __delitem__(self, *args, **kwargs):
    """ Delete self[key]. """
    pass

对外接口示例：

>>> L = [1, 2, 3]
>>> del L[1]
>>> L
[1, 3]
>>>

==比较运算符判断两个列表是否相等

内部实现方法：

def __eq__(self, *args, **kwargs):
    """ Return self==value. """
    pass

对外接口示例：

>>> L1 = [1, 2, 3]
>>> L2 = list((1, 2, 3))
>>> L1 == L2
True
>>> L3 = [2, 1, 3]
>>> L1 == L3
False
>>>

getattr()得到list对象的指定属性

内部实现方法：

def __getattribute__(self, *args, **kwargs):
    """ Return getattr(self, name). """
    pass

对外接口示例：

>>> L = [1, 2, 3]
>>> dir(L)
['__add__', '__class__', '__contains__', '__delattr__', '__delitem__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__getitem__', '__gt__', '__hash__', '__iadd__', '__imul__', '__init__', '__iter__', '__le__', '__len__', '__lt__', '__mul__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__reversed__', '__rmul__', '__setattr__', '__setitem__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', 'append', 'clear', 'copy', 'count', 'extend', 'index', 'insert', 'pop', 'remove', 'reverse', 'sort']
>>> getattr(L, '__add__')
<method-wrapper '__add__' of list object at 0x7fc3e34ca288>
>>> getattr(L, 'sort')
<built-in method sort of list object at 0x7fc3e34ca288>
>>>

通过索引下标的方式访问元素

内部实现方法：

def __getitem__(self, y):
    """ x.__getitem__(y) <==> x[y] """
    pass

对外接口示例：

>>> L = [1, 2, 3]
>>> L[1]
2
>>> L[0]
1
>>>

>=比较运算符比较列表

内部实现方法：

def __ge__(self, *args, **kwargs):
    """ Return self>=value. """
    pass

对外接口示例：

>>> L1 = [1, 2, 3]
>>> L2 = [2, 0, 1]
>>> L2 >= L1
True
>>>

>比较运算符比较列表

内部实现方法：

def __gt__(self, *args, **kwargs):
    """ Return self>value. """
    pass

对外接口示例：

>>> L1 = [1, 2, 3]
>>> L2 = [2, 0, 1]
>>> L2 > L1
True
>>>

+=增量运算符增加列表元素

内部实现方法：

def __iadd__(self, *args, **kwargs):
    """ Implement self+=value. """
    pass

对外接口示例：

>>> L1 = [1, 2, 3]
>>> L1 += [4, 5, 6]
>>> L1
[1, 2, 3, 4, 5, 6]
>>>

*=增量运算符增加列表元素

内部实现方法：

def __imul__(self, *args, **kwargs):
    """ Implement self*=value. """
    pass

对外接口示例：

>>> L = [1, 2, 3]
>>> L *= 3
>>> L
[1, 2, 3, 1, 2, 3, 1, 2, 3]
>>>

list()类构造函数始化列表

内部实现方法：

def __init__(self, seq=()):
    """
    list() -> new empty list
    list(iterable) -> new list initialized from iterable's items
    """
    pass

对外接口示例：

>>> L1 = list()
>>> L1
[]
>>> L2 = list([1, 2, 3])
>>> L2
[1, 2, 3]
>>> L3 = list({1, 2, 3})
>>> L3
[1, 2, 3]
>>>

创建可迭代对象

内部实现方法：

def __iter__(self, *args, **kwargs):
    """ Implement iter(self). """
    pas

对外接口示例：

>>> L = [1, 2, 3]
>>> iter(L)
<list_iterator object at 0x7fbe4cbe5080>
>>>

len()函数返回列表长度

内部实现方法：

def __len__(self, *args, **kwargs):
    """ Return len(self). """
    pass

对外接口示例：

>>> L = [1, 2, 3]
>>> len(L)
3
>>>

<=比较运算符比较列表

内部实现方法：

def __le__(self, *args, **kwargs):
    """ Return self<=value. """
    pass

对外接口示例：

>>> L1 = [1, 2, 3]
>>> L2 = [2, 1, 3]
>>> L1 <= L2
True
>>>

<比较运算符比较列表

内部实现方法：

def __lt__(self, *args, **kwargs):
    """ Return self<value. """
    pass

对外接口示例：

>>> L1 = [1, 2, 3]
>>> L2 = [2, 1, 3]
>>> L1 < L2
True
>>>

*运算符重复列表元素多少次(左乘和右乘)

内部实现方法：

def __mul__(self, *args, **kwargs):
    """ Return self*value.n """
    pass
def __rmul__(self, *args, **kwargs):
    """ Return self*value. """
    pass

对外接口示例：

>>> L = [1, 2, 3]
>>> L * 3
[1, 2, 3, 1, 2, 3, 1, 2, 3]
>>> 3 * L
[1, 2, 3, 1, 2, 3, 1, 2, 3]
>>>

!=比较运算符比较列表

内部实现方法：

def __ne__(self, *args, **kwargs):
    """ Return self!=value. """
    pass

对外接口示例：

>>> L1 = [1, 2, 3]
>>> L2 = [2, 1, 3]
>>> L1 != L2
True
>>>

repr()返回列表对象字符串表示形式

内部实现方法：

def __repr__(self, *args, **kwargs):
    """ Return repr(self). """
    pass

对外接口示例：

>>> L = [1, 2, 3]
>>> repr(L)
'[1, 2, 3]'
>>>

通过索引下标给元素赋值

内部实现方法：

def __setitem__(self, *args, **kwargs):
    """ Set self[key] to value. """
    pass

对外接口示例：

>>> L = [1, 3, 3]
>>> L[1] = 2
>>> L
[1, 2, 3]
>>>