全面深入彻底理解Python切片操作【原创】

我们基本上都知道Python的序列对象都是可以用索引号来引用的元素的，索引号可以是正数由0开始从左向右，也可以是负数由-1开始从右向左。

在Python中对于具有序列结构的数据来说都可以使用切片操作，需注意的是序列对象某个索引位置返回的是一个元素，而切片操作返回是和被切片对象相同类型对象的副本。
如下面的例子，虽然都是一个元素，但是对象类型是完全不同的：
>>> alist = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> alist[0]
0
>>> alist[0:1]
[0]

通常一个切片操作要提供三个参数 [start_index: stop_index: step]
start_index是切片的起始位置
stop_index是切片的结束位置（不包括）
step可以不提供，默认值是1，步长值不能为0，不然会报错ValueError。

当 step 是正数时，以list[start_index]元素位置开始， step做为步长到list[stop_index]元素位置（不包括）为止，从左向右截取，
start_index和stop_index不论是正数还是负数索引还是混用都可以，但是要保证 list[stop_index]元素的【逻辑】位置
必须在list[start_index]元素的【逻辑】位置右边，否则取不出元素。
比如下面的几个例子都是合法的：
>>> alist = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> alist[1:5]
[1, 2, 3, 4]
>>> alist[1:-1]
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]
>>> alist[-8:6]
[2, 3, 4, 5]

当 step 是负数时，以list[start_index]元素位置开始， step做为步长到list[stop_index]元素位置（不包括）为止，从右向左截取，
start_index和stop_index不论是正数还是负数索引还是混用都可以，但是要保证 list[stop_index]元素的【逻辑】位置
必须在list[start_index]元素的【逻辑】位置左边，否则取不出元素。
比如下面的几个例子都是合法的：
>>> alist = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> alist[-1: -5: -1]
[9, 8, 7, 6]
>>> alist[9: 5: -1]
[9, 8, 7, 6]
>>> alist[-1:1:-1]
[9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2]
>>> alist[6:-8:-1]
[6, 5, 4, 3]
假设list的长度（元素个数）是length, start_index和stop_index在符合虚拟的逻辑位置关系时，
start_index和stop_index的绝对值是可以大于length的。比如下面两个例子：
>>> alist = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> alist[-11:11]
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> alist[11:-11:-1]
[9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]

另外start_index和stop_index都是可以省略的，比如这样的形式 alist[:], 被省略的默认由其对应左右边界起始元素开始截取。
看一下具体的实例：
>>> alist = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> alist[:]
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

Python中切片操作的实现机制

（注：Python中前后双下划线名字的方法（函数）叫特殊方法，也有称魔术方法的，这是从ruby那里借用的。
通常特殊方法都是应当由解释器去调用的，对程序员的接口通常是看起来更简洁的方式，如常见的 len(list)
实质是解释器调用list.__len__()方法。）

实际上在Python中对list引用元素和形式优雅简洁的切片操作都是由解释器调用的list.__getitem__(x)特殊方法。
>>> help(list.__getitem__)
Help on method_descriptor:

__getitem__(...)
x.__getitem__(y) <==> x[y]

其中x可以是个整数对象或切片对象。

alist[5] 和 alist.__getitem__(5) 是完全等效的。
>>> alist[5]
5
>>> alist.__getitem__(5)
5
>>>

而切片操作是把切片对象作参数调用__getitem__()，
>>> help(slice)
Help on class slice in module builtins:

class slice(object)
| slice(stop)
| slice(start, stop[, step])
|
| Create a slice object. This is used for extended slicing (e.g. a[0:10:2]).

见下面的例子。

>>> alist[1:7:2]
[1, 3, 5]
>>> slice_obj = slice(1,7,2)
>>> alist.__getitem__(slice_obj)
[1, 3, 5]
>>>

一些常用的切片操作

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

# 取前一部分
>>> alist[:5]
[0, 1, 2, 3, 4]

# 取后一部分
>>> alist[-5:]
[5, 6, 7, 8, 9]

# 取偶数位置元素
>>> alist[::2]
[0, 2, 4, 6, 8]

# 取奇数位置元素
>>> alist[1::2]
[1, 3, 5, 7, 9]

# 浅复制，等价于list.copy()更加面向对象的写法
>>> blist = alist[:]
>>> blist
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

# 返回一个逆序列表，推荐reversed(list)的写法，更直观易懂。
>>> alist[::-1]
[9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]

# 在某个位置插入多个元素
>>> alist[3:3] = ['a','b','c']
>>> alist
[0, 1, 2, 'a', 'b', 'c', 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

# 在开始位置之前插入多个元素
>>> alist = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> alist[:0] = ['a','b','c']
>>> alist
['a', 'b', 'c', 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

# 替换多个元素
>>> alist = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> alist[0:3] = ['a','b','c']
>>> alist
['a', 'b', 'c', 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

# 删除切片
>>> alist = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> del alist[3:6]
>>> alist
[0, 1, 2, 6, 7, 8, 9]

从上面这些实例可以看到Python的切片操作非常灵活、强大、简洁、优雅，如果能全面掌握和正确运用将会对你的编写Python代码水平会有很大提升。

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