Python的切片表示法是如何工作的?也就是说:当我编写[x:y:z]、a[:]、a]::2]等代码时,我如何理解哪些元素最终会出现在切片中?请在适当的地方附上参考资料。


另请参见:为什么切片和范围上限是互斥的?


当前回答

我想加一个你好,世界!为初学者解释切片基础知识的示例。这对我帮助很大。

让我们列出六个值[“P”、“Y”、“T”、“H”、“O”、“N”]:

+---+---+---+---+---+---+
| P | Y | T | H | O | N |
+---+---+---+---+---+---+
  0   1   2   3   4   5

现在,该列表中最简单的部分是其子列表。符号是[<index>:<index>],关键是这样读:

[ start cutting before this index : end cutting before this index ]

现在,如果你从上面的列表中选择一个片段[2:5],就会发生这种情况:

        |           |
+---+---|---+---+---|---+
| P | Y | T | H | O | N |
+---+---|---+---+---|---+
  0   1 | 2   3   4 | 5

在索引为2的元素之前进行了一次切割,在索引为5的元素之前又进行了一个切割。因此,结果将是这两个剪辑之间的一个片段,一个列表['T','H','O']。

其他回答

已经有很多答案了,但我想添加一个性能比较

~$ python3.8 -m timeit -s 'fun = "this is fun;slicer = slice(0, 3)"' "fun_slice = fun[slicer]" 
10000000 loops, best of 5: 29.8 nsec per loop
~$ python3.8 -m timeit -s 'fun = "this is fun"' "fun_slice = fun[0:3]" 
10000000 loops, best of 5: 37.9 nsec per loop
~$ python3.8 -m timeit -s 'fun = "this is fun"' "fun_slice = fun[slice(0, 3)]" 
5000000 loops, best of 5: 68.7 nsec per loop
~$ python3.8 -m timeit -s 'fun = "this is fun"' "slicer = slice(0, 3)" 
5000000 loops, best of 5: 42.8 nsec per loop

因此,如果您重复使用同一个切片,使用切片对象将有益并提高可读性。然而,如果您只进行了几次切片,则应首选[:]表示法。

我不认为Python教程图(在各种其他答案中引用)是好的,因为这个建议适用于积极的步幅,但不适用于消极的步幅。

这是一个图表:

 +---+---+---+---+---+---+
 | P | y | t | h | o | n |
 +---+---+---+---+---+---+
 0   1   2   3   4   5   6
-6  -5  -4  -3  -2  -1

从图中,我希望[-4,-6,-1]是yP,但它是ty。

>>> a = "Python"
>>> a[2:4:1] # as expected
'th'
>>> a[-4:-6:-1] # off by 1
'ty'

始终有效的方法是在字符或槽中思考,并将索引用作半开区间——如果是正步幅,则右开,如果是负步幅,那么左开。

这样,我可以将[-4:-6:-1]看作是区间术语中的(-6,-4])。

 +---+---+---+---+---+---+
 | P | y | t | h | o | n |
 +---+---+---+---+---+---+
   0   1   2   3   4   5  
  -6  -5  -4  -3  -2  -1

 +---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
 | P | y | t | h | o | n | P | y | t | h | o | n |
 +---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
  -6  -5  -4  -3  -2  -1   0   1   2   3   4   5  

1.切片符号

为了简单起见,请记住切片只有一种形式:

s[start:end:step]

下面是它的工作原理:

s: 可以切片的物体start:开始迭代的第一个索引end:最后一个索引,请注意,最终的切片中不会包含结束索引step:每个步骤索引拾取元素

另一个重要的事情:所有开始、结束和步骤都可以省略!如果省略它们,则将使用它们的默认值:0,len(s),1。

因此,可能的变化如下:

# Mostly used variations
s[start:end]
s[start:]
s[:end]

# Step-related variations
s[:end:step]
s[start::step]
s[::step]

# Make a copy
s[:]

注意:如果start>=end(仅在步骤>0时考虑),Python将返回一个空切片[]。

2.陷阱

上面的部分解释了切片如何工作的核心特性,它将在大多数情况下工作。然而,可能会有陷阱,您应该注意,本部分将对它们进行解释。

负面指数

让Python学习者困惑的第一件事是索引可以是负数!不要惊慌:负指数意味着倒数。

例如:

s[-5:]    # Start at the 5th index from the end of array,
          # thus returning the last 5 elements.
s[:-5]    # Start at index 0, and end until the 5th index from end of array,
          # thus returning s[0:len(s)-5].

负阶跃

让事情更令人困惑的是,这一步也可能是消极的!

负步骤意味着向后迭代数组:从结束到开始,包括结束索引,从结果中排除开始索引。

注意:当step为负值时,start的默认值为len(s)(而end不等于0,因为s[::-1]包含s[0])。例如:

s[::-1]            # Reversed slice
s[len(s)::-1]      # The same as above, reversed slice
s[0:len(s):-1]     # Empty list

超出范围错误?

请注意:当索引超出范围时,切片不会引发IndexError!

如果索引超出范围,Python将根据情况尽量将索引设置为0或len。例如:

s[:len(s)+5]      # The same as s[:len(s)]
s[-len(s)-5::]    # The same as s[0:]
s[len(s)+5::-1]   # The same as s[len(s)::-1], and the same as s[::-1]

3.示例

让我们用例子来完成这个回答,解释我们讨论的所有内容:

# Create our array for demonstration
In [1]: s = [i for i in range(10)]

In [2]: s
Out[2]: [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

In [3]: s[2:]   # From index 2 to last index
Out[3]: [2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

In [4]: s[:8]   # From index 0 up to index 8
Out[4]: [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]

In [5]: s[4:7]  # From index 4 (included) up to index 7(excluded)
Out[5]: [4, 5, 6]

In [6]: s[:-2]  # Up to second last index (negative index)
Out[6]: [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]

In [7]: s[-2:]  # From second last index (negative index)
Out[7]: [8, 9]

In [8]: s[::-1] # From last to first in reverse order (negative step)
Out[8]: [9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]

In [9]: s[::-2] # All odd numbers in reversed order
Out[9]: [9, 7, 5, 3, 1]

In [11]: s[-2::-2] # All even numbers in reversed order
Out[11]: [8, 6, 4, 2, 0]

In [12]: s[3:15]   # End is out of range, and Python will set it to len(s).
Out[12]: [3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

In [14]: s[5:1]    # Start > end; return empty list
Out[14]: []

In [15]: s[11]     # Access index 11 (greater than len(s)) will raise an IndexError
---------------------------------------------------------------------------
IndexError                                Traceback (most recent call last)
<ipython-input-15-79ffc22473a3> in <module>()
----> 1 s[11]

IndexError: list index out of range

关于序列的索引,需要记住的重要思想是

非负指数从序列中的第一项开始;负索引从序列的最后一项开始(因此仅适用于有限序列)。

换言之,负索引右移序列长度:

              0   1   2   3   4   5   6   7   ...
            -------------------------
            | a | b | c | d | e | f |
            -------------------------
...  -8  -7  -6  -5  -4  -3  -2  -1

考虑到这一点,订阅和切片很简单。

订阅

订阅使用以下语法:*

sequence[index]

订阅在索引处选择序列中的单个项目:

>>> 'abcdef'[0]
'a'
>>> 'abcdef'[-6]
'a'

订阅引发超出范围的索引的IndexError:

>>> 'abcdef'[100]
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: string index out of range

切片

切片使用以下语法:**

sequence[start:stop:step]

切片选择序列中的一系列项目,从包含开始到不包含结束:

>>> 'abcdef'[0:2:1]
'ab'
>>> 'abcdef'[0:-4:1]
'ab'
>>> 'abcdef'[-6:-4:1]
'ab'
>>> 'abcdef'[-6:2:1]
'ab'
>>> 'abcdef'[1:-7:-1]
'ba'
>>> 'abcdef'[-5:-7:-1]
'ba'

切片默认为序列中最完整的项目范围,因此它对省略或等于“无”的任何开始、停止或步骤使用以下默认值:***

步骤默认为1;如果步骤为正start默认为0(第一项索引),stop默认为start+len(序列)(最后一项索引加一);如果步骤为负start默认为-1(最后一项索引),stop默认为start-len(序列)(第一项索引减一)。

>>> 'abcdef'[0:6:1]
'abcdef'
>>> 'abcdef'[::]
'abcdef'
>>> 'abcdef'[-1:-7:-1]
'fedcba'
>>> 'abcdef'[::-1]
'fedcba'

切片为等于零的步骤引发ValueError:

>>> 'abcdef'[::0]
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: slice step cannot be zero

切片不会为超出范围的开始或停止引发IndexError(与订阅相反):

>>> 'abcdef'[-100:100]
'abcdef'

*表达式sequence[index]和sequence__getitem_(索引)是等效的。

**表达式sequence[start:stop:step]、sequence[Sslice(start,stop,step)]和sequence__getitem_(slice(start,stop,step))是等效的,其中内置类slice实例包start,stop和step。

***表达式sequence[:]、sequence[::]和sequence[None:None:None]使用start、stop和step的默认值。

在Python中,最基本的切片形式如下:

l[start:end]

其中l是一些集合,start是一个包含索引,end是一个独占索引。

In [1]: l = list(range(10))

In [2]: l[:5] # First five elements
Out[2]: [0, 1, 2, 3, 4]

In [3]: l[-5:] # Last five elements
Out[3]: [5, 6, 7, 8, 9]

当从开始切片时,可以省略零索引,而当切片到结束时,可以忽略最终索引,因为它是冗余的,所以不要冗长:

In [5]: l[:3] == l[0:3]
Out[5]: True

In [6]: l[7:] == l[7:len(l)]
Out[6]: True

负整数在相对于集合结尾进行偏移时非常有用:

In [7]: l[:-1] # Include all elements but the last one
Out[7]: [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]

In [8]: l[-3:] # Take the last three elements
Out[8]: [7, 8, 9]

切片时可以提供超出范围的索引,例如:

In [9]: l[:20] # 20 is out of index bounds, and l[20] will raise an IndexError exception
Out[9]: [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

In [11]: l[-20:] # -20 is out of index bounds, and l[-20] will raise an IndexError exception
Out[11]: [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

请记住,分割集合的结果是一个全新的集合。此外,当在赋值中使用切片表示法时,切片赋值的长度不需要相同。将保留分配切片之前和之后的值,集合将收缩或增长以包含新值:

In [16]: l[2:6] = list('abc') # Assigning fewer elements than the ones contained in the sliced collection l[2:6]

In [17]: l
Out[17]: [0, 1, 'a', 'b', 'c', 6, 7, 8, 9]

In [18]: l[2:5] = list('hello') # Assigning more elements than the ones contained in the sliced collection l [2:5]

In [19]: l
Out[19]: [0, 1, 'h', 'e', 'l', 'l', 'o', 6, 7, 8, 9]

如果忽略开始索引和结束索引,则将创建集合的副本:

In [14]: l_copy = l[:]

In [15]: l == l_copy and l is not l_copy
Out[15]: True

如果在执行赋值操作时省略了开始和结束索引,则集合的整个内容将替换为引用内容的副本:

In [20]: l[:] = list('hello...')

In [21]: l
Out[21]: ['h', 'e', 'l', 'l', 'o', '.', '.', '.']

除了基本切片外,还可以应用以下符号:

l[start:end:step]

其中l是一个集合,start是一个包含索引,end是一个排他索引,step是一个步长,可以用来获取l中的每n个项目。

In [22]: l = list(range(10))

In [23]: l[::2] # Take the elements which indexes are even
Out[23]: [0, 2, 4, 6, 8]

In [24]: l[1::2] # Take the elements which indexes are odd
Out[24]: [1, 3, 5, 7, 9]

使用step提供了在Python中反转集合的有用技巧:

In [25]: l[::-1]
Out[25]: [9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]

也可以使用负整数作为步骤,如下例所示:

In[28]:  l[::-2]
Out[28]: [9, 7, 5, 3, 1]

然而,使用负值作为步长可能会变得非常混乱。此外,为了成为Pythonic,您应该避免在单个切片中使用start、end和step。如果需要这样做,可以考虑在两个任务中完成(一个任务是切片,另一个任务则是跨步)。

In [29]: l = l[::2] # This step is for striding

In [30]: l
Out[30]: [0, 2, 4, 6, 8]

In [31]: l = l[1:-1] # This step is for slicing

In [32]: l
Out[32]: [2, 4, 6]