序列

科学研究中，数据常常成组出现：连续测五次温度、一个物体的三维坐标，都是「一组有关系的值」，而不是五个互不相干的数字。

既要能表示这组数据是一个整体，也要能准确指出其中某一个——例如第五次测量中的第 4 次读数，或三维坐标里的第 2 个分量。

成组数据的结构并不相同。温度序列可以随时追加新的一次测量，长度会变；一组三维坐标有且只有三个数，长度固定。

本节课你将学会：用 列表 与 元组 表示成组数据，用下标与切片取出其中一项或一段，理解列表如何延长、元组为何冻结，以及何时该用哪一种。

要判断全球气温是否在变暖，单看某一年的读数往往不够，因为变暖是一个趋势，需要连年进行测量，分析其趋势才能得到有意义的结论。

下图是 NASA GISS 给出的全球年平均气温距平（相对 1951–1980 年基准，单位 ℃）。把 2016 到 2025 这十年排成一列，就能从图中得到一些有用的信息：2023之后的气温确实有明显的升高。

在Python中，使用方括号[]和逗号,，可以把若干相关的值收纳在一起成为一个整体，称作列表。

# 使用使用方括号`[]`和逗号`,`来定义列表
temps = [18.2, 19.0, 17.5, 20.1]
print(temps)

在上面的代码中18.2、19.0、17.5、20.1 四个值被定义为了一个列表，并赋值给了 temps 变量。

使用len() 可以获取 temps 列表的长度，也就是其中有多少个值。

temps = [18.2, 19.0, 17.5, 20.1]
print(temps)
print(len(temps))

类似len()这样的，对数组整体的运算，称作聚合运算，常常用于进行统计分析。

常用的聚合运算还有：

temps = [18.2, 19.0, 17.5, 20.1]
print(max(temps)) # 求最大值
print(min(temps)) # 求最小值
print(sum(temps)) # 求总和

组合这些基本运算，还可以进行更复杂的统计，比如下面的代码可以求去平均值：

# 求平均值
temps = [18.2, 19.0, 17.5, 20.1]
avg = sum(temps) / len(temps) # 所有值的总和除以总个数，就是求平均值
print(avg) 

除了将列表视为一个整体，我们也可以按需查看列表中的某一个或某一片数据，为此我们需要先了解如何在列表中定位数据。

在列表中，各个数据的位置称为索引，并用一个整数表示。比如：整数 0 就表示左起第一个位置的数据，写作temps[0]。类似的，temps[3]

temps = [18.2, 19.0, 17.5, 20.1]
print(temps[0]) # 左起第一个位置的数据18.2
print(temps[3]) # 左起第四个位置的数据20.1

从0开始计数好，还是从1开始计数好，众说纷纭没有定论，只能说各有优劣，但从0开始计数确实是大部分编程语言所采用的计数习惯。从0开始计数，虽然不符合日常的习惯，但是可以简化某些特殊情况下的运算过程。 比如我们计算楼层之间的距离，从1层到2层算法是2-1=1，但是从1层到-1层，同样的算法1-(-1)=2却无法获得正确的结果。

索引的值也可以是负数，表示从右起第几个数，比如temps[-1]，就是表示右起第一个数。

temps = [18.2, 19.0, 17.5, 20.1]
print(temps[-1]) # 右起第一个位置的数据20.1
print(temps[-3]) # 右起第三个位置的数据19.0

显然，无法从-0开始计数，因为-0与0是同一个数。

如果使用的索引大于列表的长度会发生越界异常，意思为请求超过了边界。比如对一个长度为4的列表区，请求第5个数据就会出错。

temps = [18.2, 19.0, 17.5, 20.1]
print(len(temps)) # 列表的长度为4
print(temps[4]) # 获取第5个元素时会报错

为了避免在说第n个数据时造成误会或异常，我们在之后将称呼为位于索引n的数据，或者简称索引n，以保证我们所说的与代码中的数字保持一致。

除了获取列表中的单个元素，还可以获取一个范围的片段，称之为切片。

比如 temps[1:3] 表示从索引1到索引3的切片，与range()类似，这是区间时前闭后开的，含1不含3，于是会得到 [19.0, 17.5]

temps = [18.2, 19.0, 17.5, 20.1]
print(temps[1:3]) # 从索引1到索引3的切片

当然，在切片时也可以使用负数，这在某些需要进行掐头去尾的操作时候很方便。比如 temps[1:-1] 表示从索引1到索引-1的切片，同样不包含-1，将会得到 [19.0, 17.5]

temps = [18.2, 19.0, 17.5, 20.1]
print(temps[1:-1]) # 从索引1到索引-1的切片

如果需要表示从头开始或一直到最后，也可以省略写出具体的索引。比如 temps[:2] 表示从开始到索引2的切片，temps[1:] 表示从索引1直到结束的切片

temps = [18.2, 19.0, 17.5, 20.1]
print(temps[:2]) # 从开始到索引2的切片
print(temps[1:]) # 从索引1直到结束的切片

与range()类似，切片时也可以设定步长，让我们可以跳着挑选一些值。比如 temps[0:3:2] 表示从开始到索引3，每2个取一个数的切片。

temps = [18.2, 19.0, 17.5, 20.1]
print(temps[0:3:2]) # 从索引0到索引3，每2个取1个的切片
print(temps[::2]) # 省略0和3，不影响输出

进行切片时同样要避免越界异常，不再赘述。

利用索引或切片，还可以对列表中的数据值进行修改。

temps = [18.2, 19.0, 17.5, 20.1]
temps[3] = 19.3 # 将索引3位置的数据改为19.3
temps[0:2] = [18.1, 20.4] # 将切片位置0到2的数据改为18.1和20.4  
print(temps)

利用列表的remove()、append()和insert()的指令还可以删除特定数值、在列表末尾增加数据或在指定索引处增加一个数据，从而改变列表的长度。

temps = [18.2, 19.0, 17.5, 20.1]
temps.remove(19.0) # 删除从左起遇到的第一个19.0
print(temps)
temps.append(16.3) # 在列表的最后增加一个数字16.3
print(temps)
temps.insert(0, 20.0) # 在列表索引0的位置上插入一个数字20.0，在索引0之后的所有数据向后移动一位
print(temps)

元组与列表非常相似，使用圆括号()和逗号,，同样可以把若干相关的值收纳在一起成为一个整体，与列表不同的是它一旦被定义就不能再被修改。

比如在三维坐标系下描述一个位置，有且只有三个分量：x、y、z，且该位置的分量值是不能被修改的，否则就变成另一个位置了。

point = (3.0, 4.0, 5.0)
print(point[1], len(point))
# point[0] = 9.0    # TypeError：元组不允许项赋值
# point.append(1.0) # 元组无法 append

相对列表，元组的出场机会确实不多，主要用于一些语法技巧，不再赘述。

不论是列表还是元组，都可以使用for...in...对其进行遍历，即依次的获取其中的每一个数值，从而实现更加复杂的计算。

# 求几何平均数
temps = [18.2, 19.0, 17.5, 20.1]
prod = 1
for i in temps:
    prod *= i
avg_geo = prod ** (1/len(temps))
print(avg_geo)

# 求与原点的欧氏距离
point = (3.0, 4.0, 5.0)
dist = 0
for i in point:
    dist += i**2
print(dist)

在 在线 IDE 里用列表记下三天雨量 [12.0, 0.0, 8.5]（毫米），再 append 第四天 3.2。打印第一天，应为 12.0；打印下标 1 到 3 之前的切片，应为 0.0 与 8.5；追加后的长度应为 4。另用元组 (116.4, 39.9) 表示测站经纬度，拆开打印后尝试把第一项改成 120.0，阅读报错。用一句话注释说明：雨量还会增加，经纬度的两项角色已经固定。

• 列表把一组值收成整体。len、max、min、sum 是对整列的聚合；平均值是总和除以长度。
• 索引用整数定位：0 是左起第一项，负数从右端数。索引达到长度就会越界。
• 切片前闭后开，端点可以省略，第三个数是步长。
• 列表可按索引或切片改写；append、insert、remove 会改变长度。
• 元组定义之后不能改写，也不能追加。它仍可索引、求长度，并用 for 依次遍历。