如何使用 Python 进行切片
Posted on Wed, 25 Dec 2024 16:09:24 +0800 by LiangMingJian
什么是切片
在 Python 中，切片是一种通过指定索引范围来获取一个序列中部分元素的操作，序列一般指字符串、列表、元组等。通过切片操作，用户可以快速的从序列中获取值，而不需要遍历序列，提高了程序性能。
切片的语法
切片的基本语法为：
new_sequence = sequence[start:stop:step]
- sequence：目标序列
- start：开始索引，默认为 0，包含
- stop：结束索引，默认为目标序列长度，不包含
- step：步长，可选参数，默认为 1
上述开始索引和结束索引的包含和不包含是指在切片操作中，返回的结果是【开始索引】到【结束索引前一个】的数据。比如下面示例：
seq = [0, 1, 2, 3, 4, 5]
print(seq[1:4])
其输出结果是 [1, 2, 3]，索引范围是 1 到 3。
另外，切片操作会生成一个新的序列对象，对原序列的所有切片都不会影响到原序列。比如下面示例：
seq = [0, 1, 2, 3, 4, 5]
new_seq = seq[1:4]
print(seq)
print(new_seq)
其输出结果中 seq 还是原本的样子。
切片的顺序
在 Python 中，切片的顺序由 start（开始索引）、stop（结束索引）和 step（步长）共同决定。
主要分为以下 3 种情况：
正序
当 step（步长）为正数时，切片从左往右执行。此时 start（开始索引）必须小于 stop（结束索引），否则切片结果会返回空。特别的，当步长为 1 时，可以省略。
比如下方示例：
# python 控制台
>>> seq = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
# 步长为 1，可以省略输入
>>> seq[1:6]
>>> [1, 2, 3, 4, 5]
# 步长为 2
>>> seq[1:6:2]
>>> [1, 3, 5]
# 开始索引大于结束索引
>>> seq[6:1]
>>> []
# 开始索引等于结束索引
>>> seq[6:6]
>>> []
逆序
当 step（步长）为负数时，切片从右往左执行。此时 start（开始索引）必须大于 stop（结束索引），否则切片结果会返回空。
比如下方示例：
# python 控制台
>>> seq = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
# 步长为 -1
>>> seq[6:1:-1]
>>> [6, 5, 4, 3, 2]
# 步长为 -2
>>> seq[6:1:-2]
>>> [6, 4, 2]
# 开始索引小于结束索引
>>> seq[1:6:-1]
>>> []
# 开始索引等于结束索引
>>> seq[6:6:-1]
>>> []
边界
特别的，开始索引或结束索引可以在切片操作时忽略，此时切片的开始和结束位置将由切片的顺序决定。
主要分为以下三种情况：
开始索引或结束索引都忽略：
- 如果步长是正，则顺序从左到右，则以序列头作为开始，序列尾作为结束。
- 如果步长是负，则顺序从右到左，则以序列尾作为开始，序列头作为结束。
# python 控制台
>>> seq = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
# 开始索引和结束索引都忽略，步长为 1
>>> seq[::1]
>>> [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
# 因为步长为 1 时可以忽略，所以上面等效于
>>> seq[:]
>>> [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
# 开始索引和结束索引都忽略，步长为 -1
>>> seq[::-1]
>>> [9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]
只忽略开始索引：
- 如果步长是正，则顺序从左到右，则以序列头作为开始，传入的结束索引作为结束。
- 如果步长是负，则顺序从右到左，则以序列尾作为开始，传入的结束索引作为结束。
# python 控制台
>>> seq = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
# 只忽略开始索引，步长为 1
>>> seq[:6:1]
>>> [0, 1, 2, 3, 4, 5]
# 只忽略开始索引，步长为 -1
>>> seq[:6:-1]
>>> [9, 8, 7]
只忽略结束索引：
- 如果步长是正，则顺序从左到右，则以传入的开始索引作为开始，序列尾作为结束。
- 如果步长是负，则顺序从右到左，则以传入的开始索引作为开始，序列头作为结束。
# python 控制台
>>> seq = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
# 只忽略结束索引，步长为 1
>>> seq[1::1]
>>> [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
# 只忽略结束索引，步长为 -1
>>> seq[1::-1]
>>> [1, 0]
索引的方式
切片的索引包括正索引和负索引两部分，如下图所示：
对于一个长度 10 的列表，其正索引由 0 到 9，其负索引由 -1 到 -10。
负索引的使用
负索引的使用与正索引基本一致，其同样遵循切片顺序的 3 种情况。
正序（步长为正数）
此时，切片同样从左往右执行，同样要求 start（开始索引）必须小于 stop（结束索引），同样可以省略步长 1 的输入。不同的是，数据的获取是从序列尾开始的。
比如下方示例：
# python 控制台
>>> seq = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
# 步长为 1，可以省略输入
# 切片范围由倒数第 6 个，到倒数第 1 个前 1 个
>>> seq[-6:-1]
>>> [4, 5, 6, 7, 8]
# 步长为 2
>>> seq[-6:-1:2]
>>> [4, 6, 8]
# 开始索引大于结束索引
>>> seq[-1:-6]
>>> []
# 开始索引等于结束索引
>>> seq[-6:-6]
>>> []
逆序（步长为负数）
此时，切片同样从右往左执行，同样要求 start（开始索引）必须大于 stop（结束索引）。不同的是，数据的获取是从序列尾开始的。
比如下方示例：
# python 控制台
>>> seq = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
# 步长为 -1
# 切片范围由倒数第 1 个，到倒数第 6 个后 1 个
>>> seq[-1:-6:-1]
>>> [9, 8, 7, 6, 5]
# 步长为 -2
>>> seq[-1:-6:-2]
>>> [9, 7, 5]
# 开始索引小于结束索引
>>> seq[-6:-1:-1]
>>> []
# 开始索引等于结束索引
>>> seq[-6:-6:-1]
>>> []
特殊边界
只忽略开始索引：
# python 控制台
>>> seq = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
# 只忽略开始索引，步长为 1
# 以序列头作为开始，以倒数第 6 个数据作为切片结尾
>>> seq[:-6:1]
>>> [0, 1, 2, 3]
# 只忽略开始索引，步长为 -1
# 以序列尾作为开始，以倒数第 6 个数据作为切片结尾
>>> seq[:-6:-1]
>>> [9, 8, 7, 6, 5]
只忽略结束索引：
# python 控制台
>>> seq = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
# 只忽略结束索引，步长为 1
# 以倒数第 2 个作为开始，以序列尾作为切片结尾
>>> seq[-2::1]
>>> [8, 9]
# 只忽略结束索引，步长为 -1
# 以倒数第 2 个作为开始，以序列头作为切片结尾
>>> seq[-2::-1]
>>> [8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]
正负索引混用
当正负索引混用时，上述正序和逆序切片的开始索引和结束索引大小限制会有极大出入，不能直接的将正索引和负索引进行大小比较。
此时对于负索引，应当与序列长度相加，相加后才与正索引进行比较。
比如下述示例：
# python 控制台
>>> seq = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
# 切片顺序由左到右，正序，要求开始索引必须小于结束索引
# 将负索引与序列长度 10 相加得 4
# 此时开始索引 1 小于 4，显然成立，切片范围第 1 个到第 4 个前 1 个
>>> seq[1:-6]
>>> [1, 2, 3]
# 切片顺序由右到左，逆序，要求开始索引必须大于结束索引
# 将负索引与序列长度 10 相加得 4
# 此时开始索引 1 小于 4，显然不成立，输出为空
>>> seq[1:-6:-1]
>>> []
特殊用法
通过切片给原序列插入元素
seq = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
seq[2:2] = [100, 300] # 在索引 2 的地方插入数据
print(seq)
"""
[0, 1, 100, 300, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
"""
通过切片给原序列替换元素
seq = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
seq[0:2] = [100, 300] # 在索引 0 的地方按顺序替换数据
print(seq)
"""
[100, 300, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
"""