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

语法为:

a[start:stop]  # items start through stop-1
a[start:]      # items start through the rest of the array
a[:stop]       # items from the beginning through stop-1
a[:]           # a copy of the whole array

还有一个步长值,可用于上述任何一项:

a[start:stop:step] # start through not past stop, by step

要记住的关键点是:stop值表示不在所选切片中的第一个值。因此,停止和开始之间的区别是所选元素的数量(如果步骤为1,则为默认值)。

另一个特点是start或stop可以是负数,这意味着它从数组的末尾开始计数,而不是从开始计数。因此:

a[-1]    # last item in the array
a[-2:]   # last two items in the array
a[:-2]   # everything except the last two items

类似地,步骤可以是负数:

a[::-1]    # all items in the array, reversed
a[1::-1]   # the first two items, reversed
a[:-3:-1]  # the last two items, reversed
a[-3::-1]  # everything except the last two items, reversed

如果项目比你要求的少,Python对程序员很友好。例如,如果您请求一个[:-2],而一个只包含一个元素,则会得到一个空列表而不是一个错误。有时你会更喜欢错误,所以你必须意识到这可能会发生。

与切片对象的关系

切片对象可以表示切片操作,即:

a[start:stop:step]

相当于:

a[slice(start, stop, step)]

根据参数的数量,切片对象的行为也略有不同,类似于range(),即切片(stop)和切片(start,stop[,step])都受支持。要跳过指定给定参数,可以使用None,例如[start:]等同于[sslice(start,None)]或[::-1]等同于[Sslice(None,None,-1)]。

虽然基于:的表示法对简单切片非常有用,但slice()对象的显式使用简化了切片的编程生成。

其他回答

枚举序列x语法允许的可能性:

>>> x[:]                # [x[0],   x[1],          ..., x[-1]    ]
>>> x[low:]             # [x[low], x[low+1],      ..., x[-1]    ]
>>> x[:high]            # [x[0],   x[1],          ..., x[high-1]]
>>> x[low:high]         # [x[low], x[low+1],      ..., x[high-1]]
>>> x[::stride]         # [x[0],   x[stride],     ..., x[-1]    ]
>>> x[low::stride]      # [x[low], x[low+stride], ..., x[-1]    ]
>>> x[:high:stride]     # [x[0],   x[stride],     ..., x[high-1]]
>>> x[low:high:stride]  # [x[low], x[low+stride], ..., x[high-1]]

当然,如果(高低)%步幅!=0,则终点将略低于高1。

如果步幅为负,则由于我们正在倒计时,顺序会有点改变:

>>> x[::-stride]        # [x[-1],   x[-1-stride],   ..., x[0]    ]
>>> x[high::-stride]    # [x[high], x[high-stride], ..., x[0]    ]
>>> x[:low:-stride]     # [x[-1],   x[-1-stride],   ..., x[low+1]]
>>> x[high:low:-stride] # [x[high], x[high-stride], ..., x[low+1]]

扩展切片(带逗号和省略号)通常仅用于特殊数据结构(如NumPy);基本序列不支持它们。

>>> class slicee:
...     def __getitem__(self, item):
...         return repr(item)
...
>>> slicee()[0, 1:2, ::5, ...]
'(0, slice(1, 2, None), slice(None, None, 5), Ellipsis)'

上面的答案不讨论切片分配。为了理解切片分配,可以在ASCII艺术中添加另一个概念:

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

>>> p = ['P','y','t','h','o','n']
# Why the two sets of numbers:
# indexing gives items, not lists
>>> p[0]
 'P'
>>> p[5]
 'n'

# Slicing gives lists
>>> p[0:1]
 ['P']
>>> p[0:2]
 ['P','y']

一种启发式方法是,对于从零到n的切片,思考:“零是开始,从开始开始,在列表中取n个项目”。

>>> p[5] # the last of six items, indexed from zero
 'n'
>>> p[0:5] # does NOT include the last item!
 ['P','y','t','h','o']
>>> p[0:6] # not p[0:5]!!!
 ['P','y','t','h','o','n']

另一种启发式方法是,“对于任何一个切片,用零替换开头,应用前面的启发式方法获得列表的结尾,然后将第一个数字向后计数,以从开头删除项目”

>>> p[0:4] # Start at the beginning and count out 4 items
 ['P','y','t','h']
>>> p[1:4] # Take one item off the front
 ['y','t','h']
>>> p[2:4] # Take two items off the front
 ['t','h']
# etc.

切片分配的第一个规则是,由于切片返回一个列表,所以切片分配需要一个列表(或其他可迭代的):

>>> p[2:3]
 ['t']
>>> p[2:3] = ['T']
>>> p
 ['P','y','T','h','o','n']
>>> p[2:3] = 't'
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: can only assign an iterable

切片分配的第二个规则(您也可以在上面看到)是,无论切片索引返回列表的哪个部分,都是由切片分配更改的相同部分:

>>> p[2:4]
 ['T','h']
>>> p[2:4] = ['t','r']
>>> p
 ['P','y','t','r','o','n']

切片分配的第三条规则是,分配的列表(可迭代)不必具有相同的长度;索引切片被简单地切片,并被分配的任何内容整体替换:

>>> p = ['P','y','t','h','o','n'] # Start over
>>> p[2:4] = ['s','p','a','m']
>>> p
 ['P','y','s','p','a','m','o','n']

最难习惯的部分是分配给空切片。使用启发式1和2,很容易让你的头脑围绕空切片进行索引:

>>> p = ['P','y','t','h','o','n']
>>> p[0:4]
 ['P','y','t','h']
>>> p[1:4]
 ['y','t','h']
>>> p[2:4]
 ['t','h']
>>> p[3:4]
 ['h']
>>> p[4:4]
 []

然后,一旦您看到了这一点,将切片分配给空切片也是有意义的:

>>> p = ['P','y','t','h','o','n']
>>> p[2:4] = ['x','y'] # Assigned list is same length as slice
>>> p
 ['P','y','x','y','o','n'] # Result is same length
>>> p = ['P','y','t','h','o','n']
>>> p[3:4] = ['x','y'] # Assigned list is longer than slice
>>> p
 ['P','y','t','x','y','o','n'] # The result is longer
>>> p = ['P','y','t','h','o','n']
>>> p[4:4] = ['x','y']
>>> p
 ['P','y','t','h','x','y','o','n'] # The result is longer still

请注意,因为我们没有更改切片的第二个编号(4),所以插入的项目总是紧靠“o”堆叠,即使我们分配给空切片也是如此。因此,空切片分配的位置是非空切片分配位置的逻辑扩展。

稍微后退一点,当你继续进行我们的切片开始计数过程时会发生什么?

>>> p = ['P','y','t','h','o','n']
>>> p[0:4]
 ['P','y','t','h']
>>> p[1:4]
 ['y','t','h']
>>> p[2:4]
 ['t','h']
>>> p[3:4]
 ['h']
>>> p[4:4]
 []
>>> p[5:4]
 []
>>> p[6:4]
 []

通过切片,一旦你完成,你就完成了;它不会开始向后倾斜。在Python中,除非使用负数明确要求,否则不会获得负的步幅。

>>> p[5:3:-1]
 ['n','o']

“一旦你完成了,你就完成了”规则会产生一些奇怪的后果:

>>> p[4:4]
 []
>>> p[5:4]
 []
>>> p[6:4]
 []
>>> p[6]
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list index out of range

事实上,与索引相比,Python切片具有奇怪的防错误性:

>>> p[100:200]
 []
>>> p[int(2e99):int(1e99)]
 []

这有时会派上用场,但也会导致一些奇怪的行为:

>>> p
 ['P', 'y', 't', 'h', 'o', 'n']
>>> p[int(2e99):int(1e99)] = ['p','o','w','e','r']
>>> p
 ['P', 'y', 't', 'h', 'o', 'n', 'p', 'o', 'w', 'e', 'r']

根据您的应用程序,这可能。。。或者可能不。。。成为你在那里所希望的!


以下是我的原始答案。它对很多人都很有用,所以我不想删除它。

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

这也可以澄清切片和索引之间的区别。

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

您可以使用切片语法返回字符序列。

指定用冒号分隔的开始和结束索引,以返回字符串的一部分。

例子:

获取从位置2到位置5的字符(不包括):

b = "Hello, World!"
print(b[2:5])

从开始切片

通过省略起始索引,范围将从第一个字符开始:

例子:

获取从开始到位置5的字符(不包括):

b = "Hello, World!"
print(b[:5])

切片到底

通过省略结束索引,范围将结束:

例子:

从位置2获取字符,一直到结尾:

b = "Hello, World!"
print(b[2:])

负索引

使用负索引从字符串末尾开始切片:实例

获取字符:

来自:“世界!”中的“o”(位置-5)

至,但不包括:“世界!”中的“d”(位置-2):

b = "Hello, World!"
print(b[-5:-2])

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。