8.1 列表：常用方法、列表推导式、切片原理

列表（list）是 Python 中使用频率最高的容器。它是一个可变、有序、可重复的元素集合，可以随时增删改查，是组织数据的瑞士军刀。

常用方法

列表提供了丰富的内置方法，覆盖了大多数操作需求。以下是日常最常用的：

增
append(item)：在末尾追加一个元素，最常用。
insert(index, item)：在指定位置插入元素，后续元素依次后移。
extend(iterable)：将另一个可迭代对象（如列表、元组）的所有元素追加到末尾，相当于是批量 append。

删
remove(item)：删除第一个匹配的元素，元素不存在会报错。
pop([index])：删除并返回指定索引的元素，默认删除最后一个。常用它模拟栈或队列。
clear()：清空整个列表。
del lst[start:end] 或 del lst[index]：按索引或切片删除，del 是语句，不是方法。

查与改
通过索引直接访问和修改，如 lst[0] = new_value。
index(item)：返回第一个匹配元素的索引，找不到报错。
count(item)：统计元素出现次数。
in 成员运算符：item in lst 判断是否存在。

排序与反转
sort(key=None, reverse=False)：就地排序，改变原列表。key 可以传入函数定制排序逻辑。
reverse()：就地反转列表。
如果不希望修改原列表，可以用内置函数 sorted(lst) 和 reversed(lst)，它们返回新的可迭代对象。

复制
copy()：浅拷贝列表，等价于 lst[:]。注意如果列表里嵌套可变对象，浅拷贝只复制外层。

实用技巧：在不确定元素是否存在时删改，先用 in 检查或用 try...except 捕获异常，更为稳妥。

列表推导式

列表推导式（List Comprehension）是 Python 中生成新列表的一种简洁、高效、可读性高的语法，它用单行表达式替代传统的 for 循环 + append 模式。

基本语法：[表达式 for 变量 in 可迭代对象 if 条件]

简单示例：生成 0 到 9 的平方列表

squares = [x**2 for x in range(10)]

带条件的示例：只保留偶数平方

even_squares = [x**2 for x in range(10) if x % 2 == 0]

多重循环：展平二维数组

flat = [elem for row in matrix for elem in row]
注意循环顺序和普通 for 循环一样，外层在前。

为什么常用？

比等价的 for 循环更短更清晰，而且执行速度通常更快（因为是在 C 层面进行迭代）。
但要避免嵌套过深，通常一层或两层的推导式可读性最好。如果逻辑太复杂，还是用常规循环更清晰。

类似写法：除了列表推导式，还有字典推导式 {k:v for ...} 和集合推导式 {x for ...}，语法完全一致，只是外面换了大括号。

切片原理

切片是 Python 序列操作的精华，让你能够简洁地获取子序列，语法是 序列[start:stop:step]。

start：起始索引（包含），默认为 0（从头开始）。
stop：结束索引（不包含），默认为序列长度（到末尾）。
step：步长，可以为负数，默认为 1。

关键规则：

左闭右开：[start, stop)，即包含 start 索引的元素，不包含 stop 索引的元素。
允许负数索引：-1 表示最后一个，-2 表示倒数第二个，以此类推。
可以缺省任何部分：lst[:] 复制整个列表；lst[::2] 每两步取一个；lst[::-1] 反转列表。

常见案例：

复制列表：new_lst = lst[:] （浅拷贝）。
取前 n 个：lst[:n] 或 lst[0:n]。
取后 n 个：lst[-n:]。
反转：reversed_lst = lst[::-1]。
删除中间一段：del lst[2:5] 或直接赋值空列表 lst[2:5] = []。
替换一段：lst[1:3] = [10, 20, 30] 可以插入不同长度的序列，列表会自动调整大小。

原理：切片实际上是调用对象的 getitem 方法，并传入一个 slice(start, stop, step) 对象。对于列表，解释器内部会创建新的列表并拷贝元素，因此切片操作的时间复杂度是 O(k)（k 是切片长度）。这意味着取单个元素 lst[i] 很快，但取一个大切片需要复制数据。