List (列表)

下面是一份 Python list（列表）最强学习与速查指南，内容依旧保持“简洁 + 全面 + 实战化”风格，涵盖基础、进阶、性能、常见坑、高级用法、推导式、排序、切片、队列/栈模型等。

Python 的 list 是动态数组（dynamic array），是 Python 使用最频繁的数据结构。

1. list 核心特性

动态数组（可自动扩容）
有序（保持插入顺序）
可变类型（mutable）
元素可以是任意类型
支持切片、排序、推导式

2. 常见创建方式

a = [1, 2, 3]
b = list("abc")          # ['a', 'b', 'c']
c = [i*i for i in range(5)]
d = []                   # 空列表

3. 常用操作（必背）

append()     # 尾部添加
extend()     # 扩展多个元素
insert()     # 指定位置插入

pop()        # 删除最后一个并返回
remove()     # 删除第一个匹配项
clear()      # 清空列表

index()      # 查找元素位置
count()      # 计数

sort()       # 原地排序
sorted()     # 生成新列表

reverse()    # 原地反转
reversed()   # 惰性反转（迭代器）

4. 增删改查示例

增加

lst.append(4)
lst.extend([5, 6])
lst.insert(0, 99)

删除

lst.pop()          # 最后一个
lst.pop(1)         # 指定 index
lst.remove(3)      # 删除值为3的项
del lst[2]         # 删除 index 2

修改

lst[0] = 100
lst[1:3] = [7, 8, 9]     # 切片赋值

查询

lst[0]
lst[-1]
lst.index(10)
10 in lst

5. 切片（slice）

lst[start:end]        # 含 start，不含 end
lst[1:5:2]            # 步长
lst[::-1]             # 反转
lst[:]                # 浅拷贝

6. 列表推导式（Pythonic 必备）

基础

[i*2 for i in range(5)]

带过滤

[i for i in range(10) if i % 2 == 0]

嵌套

[(x, y) for x in range(3) for y in range(3)]

处理字典

[k for k, v in d.items() if v > 10]

7. 排序

原地排序（修改原列表）

lst.sort()                          # 升序
lst.sort(reverse=True)              # 降序
lst.sort(key=lambda x: x[1])        # 按子项排序

返回新列表

new_lst = sorted(lst)

8. list 高级用法

1) 作为栈（stack：后进先出）

stack = []
stack.append(1)
stack.append(2)
stack.pop()  # -> 2

2) 作为队列（FIFO） -> 不推荐

因为 pop(0) 是 O(n) 性能低。

推荐用 collections.deque！

3) 列表展开（解包）

a, b, *rest = [1, 2, 3, 4, 5]

4) 链式合并

merged = [*list1, *list2, *list3]

5) 过滤空数据

clean = [x for x in lst if x]

6) 多层嵌套 flatten

flat = [j for i in nested for j in i]

9. 性能与底层原理

list 本质是动态数组：连续内存 + 自动扩容机制。

添加（append）：均摊 O(1)

随机访问：O(1)

pop(0)、insert(0)：O(n)（需要移动所有元素）

10. 拷贝与深浅复制

浅拷贝（常用）

lst_copy = lst[:]
lst_copy = list(lst)
lst_copy = lst.copy()

深拷贝

import copy
deep = copy.deepcopy(lst)

11. 常见坑

❌ 1) 千万不要这样生成二维数组

x = [[0] * 3] * 3

会创建同一个对象的 3 个引用。

✅ 正确写法：

x = [[0 for _ in range(3)] for _ in range(3)]

❌ 2) 不要在遍历的同时修改列表

for i in lst:
    lst.remove(i)  # 逻辑错乱

✅ 正确：

for i in lst[:]:
    lst.remove(i)

❌ 3) 列表当队列效率低（使用 deque）

12. 列表 vs 其他容器

类型	特点	场景
list	动态数组，支持切片	通用、多用途
tuple	不可变	安全、可哈希、作为 key
set	去重、无序	集合运算、快速 membership
dict	key-value	结构化数据
deque	双端队列	队列/栈高性能场景

13. 列表的最佳实践（开发中常用）

过滤：列表推导式
构造新列表：推导式 or map
扩展列表：extend 而不是 append(list)
队列任务：用 deque
排序：sort(key=…)
flattens：双循环推导式
合并：[*a, *b]