昨天，我们学习了变量作用域，理解了局部和全局变量的概念。今天，我们将开始探索Python的数据结构，从最常用的**列表(List)**开始。

列表是Python中最灵活、最常用的数据结构，它可以存储不同类型的数据，并且支持动态增删改查操作。

今天您将学习什么

• 什么是列表以及如何创建列表
• 列表的基本操作：增删改查
• 列表的切片和索引
• 列表的常用方法
• 真实世界示例：学生成绩管理、购物清单

什么是列表？

列表是Python中的一种有序、可变的数据结构，用方括号[]表示。它可以存储不同类型的数据，包括数字、字符串、甚至其他列表。

基本语法：

# 创建空列表
empty_list = []

# 创建包含元素的列表
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
mixed = [1, "hello", 3.14, True]

1. 访问列表元素

列表使用从0开始的索引来访问元素：

fruits = ["apple", "banana", "cherry", "orange"]

print(fruits[0])    # apple
print(fruits[1])    # banana
print(fruits[-1])   # orange (最后一个元素)
print(fruits[-2])   # cherry (倒数第二个元素)

2. 列表切片

切片允许您获取列表的一部分：

numbers = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

print(numbers[2:5])    # [2, 3, 4] (索引2到4)
print(numbers[:3])     # [0, 1, 2] (从开始到索引2)
print(numbers[7:])     # [7, 8, 9] (从索引7到结束)
print(numbers[::2])    # [0, 2, 4, 6, 8] (步长为2)
print(numbers[::-1])   # [9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0] (反转)

3. 添加元素

append() - 在末尾添加元素

fruits = ["apple", "banana"]
fruits.append("cherry")
print(fruits)  # ['apple', 'banana', 'cherry']

insert() - 在指定位置插入元素

fruits.insert(1, "orange")
print(fruits)  # ['apple', 'orange', 'banana', 'cherry']

extend() - 合并列表

fruits.extend(["grape", "mango"])
print(fruits)  # ['apple', 'orange', 'banana', 'cherry', 'grape', 'mango']

4. 删除元素

remove() - 删除指定值的元素

fruits.remove("banana")
print(fruits)  # ['apple', 'orange', 'cherry', 'grape', 'mango']

pop() - 删除并返回指定位置的元素

removed_fruit = fruits.pop(1)  # 删除索引1的元素
print(removed_fruit)  # orange
print(fruits)  # ['apple', 'cherry', 'grape', 'mango']

del - 删除指定位置的元素

del fruits[0]  # 删除第一个元素
print(fruits)  # ['cherry', 'grape', 'mango']

5. 修改元素

fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
fruits[1] = "orange"  # 修改索引1的元素
print(fruits)  # ['apple', 'orange', 'cherry']

6. 查找元素

in 操作符 - 检查元素是否存在

fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
print("apple" in fruits)  # True
print("grape" in fruits)  # False

index() - 查找元素的索引

index = fruits.index("banana")
print(index)  # 1

count() - 统计元素出现次数

numbers = [1, 2, 2, 3, 2, 4]
count = numbers.count(2)
print(count)  # 3

7. 列表排序和反转

sort() - 排序（修改原列表）

numbers = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6]
numbers.sort()
print(numbers)  # [1, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9]

# 降序排序
numbers.sort(reverse=True)
print(numbers)  # [9, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 1]

sorted() - 排序（返回新列表）

numbers = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6]
sorted_numbers = sorted(numbers)
print(sorted_numbers)  # [1, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9]
print(numbers)  # [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6] (原列表不变)

reverse() - 反转列表

fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
fruits.reverse()
print(fruits)  # ['cherry', 'banana', 'apple']

真实世界示例1：学生成绩管理

# 学生成绩管理系统
students = []
grades = []

def add_student(name, grade):
    students.append(name)
    grades.append(grade)
    print(f"已添加学生：{name}，成绩：{grade}")

def get_average_grade():
    if grades:
        return sum(grades) / len(grades)
    return 0

def get_top_student():
    if not students:
        return None
    max_index = grades.index(max(grades))
    return students[max_index]

# 添加学生
add_student("Alice", 85)
add_student("Bob", 92)
add_student("Charlie", 78)

print(f"平均成绩：{get_average_grade():.2f}")
print(f"最高分学生：{get_top_student()}")

真实世界示例2：购物清单

shopping_list = []

def add_item(item):
    if item not in shopping_list:
        shopping_list.append(item)
        print(f"已添加：{item}")
    else:
        print(f"{item} 已在清单中")

def remove_item(item):
    if item in shopping_list:
        shopping_list.remove(item)
        print(f"已移除：{item}")
    else:
        print(f"{item} 不在清单中")

def show_list():
    if shopping_list:
        print("购物清单：")
        for i, item in enumerate(shopping_list, 1):
            print(f"{i}. {item}")
    else:
        print("购物清单为空")

# 使用示例
add_item("牛奶")
add_item("面包")
add_item("鸡蛋")
add_item("牛奶")  # 重复添加
show_list()
remove_item("面包")
show_list()

回顾

今天您学习了：

• 如何创建和访问列表
• 列表的基本操作：增删改查
• 列表切片和索引的使用
• 列表的排序和查找方法
• 真实世界应用：成绩管理、购物清单