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

这是我教新手切片的方法:

理解索引和切片之间的区别:

WikiPython有一幅惊人的图片,它清楚地区分了索引和切片。

这是一个包含六个元素的列表。为了更好地理解切片,请将该列表视为一组放在一起的六个框。每个盒子里都有一个字母表。

索引就像处理盒子的内容。您可以检查任何框的内容。但是你不能同时检查多个盒子的内容。你甚至可以替换盒子里的东西。但你不能在一个盒子里放两个球,也不能一次换两个球。

In [122]: alpha = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f']

In [123]: alpha
Out[123]: ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f']

In [124]: alpha[0]
Out[124]: 'a'

In [127]: alpha[0] = 'A'

In [128]: alpha
Out[128]: ['A', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f']

In [129]: alpha[0,1]
---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-129-c7eb16585371> in <module>()
----> 1 alpha[0,1]

TypeError: list indices must be integers, not tuple

切片就像处理盒子一样。你可以拿起第一个盒子放在另一张桌子上。要拿起盒子,你只需要知道盒子的开始和结束位置。

您甚至可以选择前三个框或最后两个框,或1到4之间的所有框。所以,如果你知道开始和结束,你可以选择任何一组框。这些位置称为开始和停止位置。

有趣的是,您可以同时替换多个框。此外,您可以在任何地方放置多个盒子。

In [130]: alpha[0:1]
Out[130]: ['A']

In [131]: alpha[0:1] = 'a'

In [132]: alpha
Out[132]: ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f']

In [133]: alpha[0:2] = ['A', 'B']

In [134]: alpha
Out[134]: ['A', 'B', 'c', 'd', 'e', 'f']

In [135]: alpha[2:2] = ['x', 'xx']

In [136]: alpha
Out[136]: ['A', 'B', 'x', 'xx', 'c', 'd', 'e', 'f']

切片步骤:

到目前为止,您已连续拾取箱子。但有时你需要单独拾取。例如,您可以每隔一秒钟拾取一个盒子。你甚至可以从最后每隔三个盒子取一个。该值称为步长。这代表了您连续拾取之间的差距。如果您从开始到结束拾取框,则步长应为正值,反之亦然。

In [137]: alpha = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f']

In [142]: alpha[1:5:2]
Out[142]: ['b', 'd']

In [143]: alpha[-1:-5:-2]
Out[143]: ['f', 'd']

In [144]: alpha[1:5:-2]
Out[144]: []

In [145]: alpha[-1:-5:2]
Out[145]: []

Python如何找出缺少的参数:

切片时,如果忽略了任何参数,Python会尝试自动计算。

如果您检查CPython的源代码,您会发现一个名为PySlice_GetIndices Ex()的函数,它计算出任何给定参数的切片索引。下面是Python中的逻辑等价代码。

此函数采用Python对象和可选参数进行切片,并返回所请求切片的开始、停止、步骤和切片长度。

def py_slice_get_indices_ex(obj, start=None, stop=None, step=None):

    length = len(obj)

    if step is None:
        step = 1
    if step == 0:
        raise Exception("Step cannot be zero.")

    if start is None:
        start = 0 if step > 0 else length - 1
    else:
        if start < 0:
            start += length
        if start < 0:
            start = 0 if step > 0 else -1
        if start >= length:
            start = length if step > 0 else length - 1

    if stop is None:
        stop = length if step > 0 else -1
    else:
        if stop < 0:
            stop += length
        if stop < 0:
            stop = 0 if step > 0 else -1
        if stop >= length:
            stop = length if step > 0 else length - 1

    if (step < 0 and stop >= start) or (step > 0 and start >= stop):
        slice_length = 0
    elif step < 0:
        slice_length = (stop - start + 1)/(step) + 1
    else:
        slice_length = (stop - start - 1)/(step) + 1

    return (start, stop, step, slice_length)

这就是切片背后的智慧。由于Python有一个名为slice的内置函数,您可以传递一些参数,并检查它如何巧妙地计算缺少的参数。

In [21]: alpha = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f']

In [22]: s = slice(None, None, None)

In [23]: s
Out[23]: slice(None, None, None)

In [24]: s.indices(len(alpha))
Out[24]: (0, 6, 1)

In [25]: range(*s.indices(len(alpha)))
Out[25]: [0, 1, 2, 3, 4, 5]

In [26]: s = slice(None, None, -1)

In [27]: range(*s.indices(len(alpha)))
Out[27]: [5, 4, 3, 2, 1, 0]

In [28]: s = slice(None, 3, -1)

In [29]: range(*s.indices(len(alpha)))
Out[29]: [5, 4]

注:这篇文章最初写在我的博客《Python切片背后的智能》中。

其他回答

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']。

还可以使用切片分配从列表中删除一个或多个元素:

r = [1, 'blah', 9, 8, 2, 3, 4]
>>> r[1:4] = []
>>> r
[1, 2, 3, 4]

我的大脑似乎很乐意接受lst[开始:结束]包含开始项。我甚至可以说这是一个“自然的假设”。

但偶尔会有一种怀疑悄悄出现,我的大脑会要求我保证它不包含结尾元素。

在这些时刻,我依靠这个简单的定理:

for any n,    lst = lst[:n] + lst[n:]

这个漂亮的属性告诉我,lst[start:end]不包含end-th项,因为它位于lst[end:]中。

注意,这个定理对任何n都是正确的。例如,您可以检查

lst = range(10)
lst[:-42] + lst[-42:] == lst

返回True。

使用一点后,我意识到最简单的描述是它与for循环中的参数完全相同。。。

(from:to:step)

其中任何一项都是可选的:

(:to:step)
(from::step)
(from:to)

然后,负索引只需要将字符串的长度添加到负索引中即可理解它。

不管怎样,这对我来说都很有效。。。

解释Python的切片表示法

简而言之,下标表示法(subscriptable[subscriptarg])中的冒号(:)构成切片表示法,它具有可选的参数start、stop和step:

sliceable[start:stop:step]

Python切片是一种快速计算的方法,可以系统地访问部分数据。在我看来,要成为一名中级Python程序员,这是语言的一个必须熟悉的方面。

重要定义

首先,让我们定义几个术语:

start:切片的起始索引,除非它与stop相同,否则它将包含该索引处的元素,默认为0,即第一个索引。如果是负数,则表示从末尾开始n个项目。stop:切片的结束索引,它不包括该索引处的元素,默认为切片序列的长度,即,直到并包括结束。step:索引增加的量,默认为1。如果它是负的,那么你正在反向切片可迭代的。

索引的工作原理

你可以做这些正数或负数中的任何一个。正数的含义很简单,但对于负数,就像Python中的索引一样,从开始和停止的末尾开始向后计数,对于步骤,只需减少索引。此示例来自文档的教程,但我对其进行了轻微修改,以指示每个索引引用的序列中的哪个项:

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

切片的工作原理

要对支持它的序列使用切片表示法,必须在序列后面的方括号中至少包含一个冒号(根据Python数据模型,这实际上实现了序列的__getitem_方法)

切片表示法的工作原理如下:

sequence[start:stop:step]

回想一下,start、stop和step都有默认值,所以要访问默认值,只需省略参数即可。

从列表(或任何其他支持它的序列,如字符串)中获取最后九个元素的切片表示法如下所示:

my_list[-9:]

当我看到这一点时,我把括号里的部分读成了“从结尾到结尾的第9个”(实际上,我在心里把它缩写为“-9,on”)

说明:

完整符号为

my_list[-9:None:None]

并替换默认值(实际上,当step为负值时,stop的默认值为-len(my_list)-1,因此None for stop实际上意味着它将转到任何结束步骤):

my_list[-9:len(my_list):1]

冒号:是告诉Python你给它一个切片,而不是一个常规索引。这就是为什么在Python2中制作列表浅拷贝的惯用方法是

list_copy = sequence[:]

清除它们的方法是:

del my_list[:]

(Python 3获得list.copy和list.clear方法。)

当步骤为负时,启动和停止的默认值将更改

默认情况下,当step参数为空(或None)时,将其赋值为+1。

但是您可以传入一个负整数,列表(或大多数其他标准可切片)将从结尾到开头进行切片。

因此,负切片将更改开始和停止的默认值!

在源中确认

我希望鼓励用户阅读源代码和文档。切片对象和此逻辑的源代码位于此处。首先,我们确定步骤是否为负:

step_is_negative=step_sign<0;

如果是这样的话,下限是-1,意味着我们一直切到并包括开头,上限是长度减1,意味着从结尾开始。(注意,这个-1的语义不同于用户可以在Python中传递指示最后一项的索引的-1。)

if(step_is_negative){lower=PyLong_FromLong(-1L);if(下限==NULL)转到错误;上限=PyNumber_Add(长度,下限);if(上限==NULL)转到错误;}

否则,step为正值,下限将为零,上限(我们将向上,但不包括)为切片列表的长度。

其他{lower=_PyLong_Zero;Py_INCREF(下部);上限=长度;Py_INCREF(上部);}

然后,我们可能需要应用start和stop的默认值。如果step为负值,那么start的默认值将计算为上限:

如果(self->start==Py_None){start=step_is_negative?上部:下部;Py_INCREF(启动);}

并停止,下限:

如果(self->stop==Py_None){stop=step_is_negative?下:上;Py_INCREF(停止);}

给你的切片起个描述性的名字!

您可能会发现将形成切片与将其传递到列表分开是很有用的__getitem_方法(这就是方括号的作用)。即使你不是新手,它也能让你的代码更可读,这样其他可能需要阅读你的代码的人就能更容易地理解你在做什么。

但是,不能只将一些用冒号分隔的整数分配给变量。您需要使用切片对象:

last_nine_slice = slice(-9, None)

第二个参数None是必需的,因此第一个参数被解释为开始参数,否则它将是停止参数。

然后可以将切片对象传递给序列:

>>> list(range(100))[last_nine_slice]
[91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99]

有趣的是,范围也可以分片:

>>> range(100)[last_nine_slice]
range(91, 100)

内存注意事项:

由于Python列表的切片会在内存中创建新的对象,因此需要注意的另一个重要函数是itertool.islice。通常,您需要对切片进行迭代,而不仅仅是在内存中静态创建。islice非常适合这个。需要注意的是,它不支持开始、停止或步骤的负参数,因此如果这是一个问题,您可能需要提前计算索引或反转可迭代项。

length = 100
last_nine_iter = itertools.islice(list(range(length)), length-9, None, 1)
list_last_nine = list(last_nine_iter)

现在:

>>> list_last_nine
[91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99]

列表切片复制是列表本身的一个特点。如果您正在切片像PandasDataFrame这样的高级对象,它可能会返回原始对象的视图,而不是副本。