Python中切片操作的詳細用法

在利用Python解決各種實際問題的過程中，經常會遇到從某個對象中抽取部分值的情況，切片操作正是專門用於完成這一操作的有力武器。理論上而言，只要條件表達式得當，可以通過單次或多次切片操作實現任意切取目標值。切片操作的基本語法比較簡單，但如果不徹底搞清楚內在邏輯，也極容易產生錯誤，而且這種錯誤有時隱蔽得比較深，難以察覺。

本文通過詳細例子總結歸納了切片操作的各種情況。

一、Python可切片對象的索引方式

Python可切片對象的索引方式包括：正索引和負索引兩部分。
如下圖所示，以a = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]為例：

二、Python切片操作的一般方式

一個完整的切片表達式包含兩個“:”，用於分隔三個參數（start_index、end_index、step），當只有一個“:”時，預設第三個參數step=1。

切片操作基本表達式：object[start_index : end_index : step]

• step：正負數均可，其絕對值大小決定了切取數據時的“步長”，而正負號決定了“切取方向”，正表示“從左往右”取值，負表示“從右往左”取值。當step省略時，預設為1，即從左往右以增量1取值。“切取方向非常重要！”“切取方向非常重要！”“切取方向非常重要！”，重要的事情說三遍！

• start_index：表示起始索引（包含該索引本身）；該參數省略時，表示從對象“端點”開始取值，至於是從“起點”還是從“終點”開始，則由step參數的正負決定，step為正從“起點”開始，為負從“終點”開始。

• end_index：表示終止索引（不包含該索引本身）；該參數省略時，表示一直取到數據”端點“，至於是到”起點“還是到”終點“，同樣由step參數的正負決定，step為正時直到”終點“，為負時直到”起點“。

三、Python切片操作詳細例子

以下示例均以列表a = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]為例：

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

1.切取單個值

>>> a[0]
0
>>> a[-4]
6

2.切取完整對象

>>> a[:] # 從左往右
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> a[::] # 從左往右
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> a[::-1] # 從右往左
[9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]

3.start_index和end_index全為正（+）索引的情況

>>> a[1:6] # step=1，從左往右取值，start_index=1到end_index=6同樣表示從左往右取值。
[1, 2, 3, 4, 5]

>>>a[1:6:-1] # step=-1，決定了從右往左取值，而start_index=1到end_index=6決定了從左往右取值，兩者矛盾。
>>> [] # 輸出為空列表，說明沒取到數據。

>>>a[6:1] # step=1，決定了從左往右取值，而start_index=6到end_index=1決定了從右往左取值，兩者矛盾。
>>> [] # 同樣輸出為空列表。

>>>a[:6] # step=1，從左往右取值，從“起點”開始一直取到end_index=6。
>>> [0, 1, 2, 3, 4, 5]

>>>a[:6:-1] # step=-1，從右往左取值，從“終點”開始一直取到end_index=6。
>>> [9, 8, 7]

>>>a[6:] # step=1，從左往右取值，從start_index=6開始，一直取到“終點”。
>>> [6, 7, 8, 9]

>>>a[6::-1] # step=-1，從右往左取值，從start_index=6開始，一直取到“起點”。
>>> [6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]

4.start_index和end_index全為負（-）索引的情況

>>>a[-1:-6] # step=1，從左往右取值，而start_index=-1到end_index=-6決定了從右往左取值，兩者矛盾。
>>> []

>>>a[-1:-6:-1] # step=-1，從右往左取值，start_index=-1到end_index=-6同樣是從右往左取值。
>>> [9, 8, 7, 6, 5]

>>>a[-6:-1] # step=1，從左往右取值，而start_index=-6到end_index=-1同樣是從左往右取值。
>>> [4, 5, 6, 7, 8]

>>>a[:-6] # step=1，從左往右取值，從“起點”開始一直取到end_index=-6。
>>> [0, 1, 2, 3]

>>>a[:-6:-1] # step=-1，從右往左取值，從“終點”開始一直取到end_index=-6。
>>> [9, 8, 7, 6, 5]

>>>a[-6:] # step=1，從左往右取值，從start_index=-6開始，一直取到“終點”。
>>> [4, 5, 6, 7, 8, 9]

>>>a[-6::-1] # step=-1，從右往左取值，從start_index=-6開始，一直取到“起點”。
>>> [4, 3, 2, 1, 0]

5.start_index和end_index正（+）負（-）混合索引的情況

>>>a[1:-6] # start_index=1在end_index=-6的左邊，因此從左往右取值，而step=1同樣決定了從左往右取值。
>>> [1, 2, 3]

>>>a[1:-6:-1] # start_index=1在end_index=-6的左邊，因此從左往右取值，但step=-則決定了從右往左取值，兩者矛盾。
>>> []

>>>a[-1:6] # start_index=-1在end_index=6的右邊，因此從右往左取值，但step=1則決定了從左往右取值，兩者矛盾。
>>> []

>>>a[-1:6:-1] # start_index=-1在end_index=6的右邊，因此從右往左取值，而step=-1同樣決定了從右往左取值。
>>> [9, 8, 7]

6.連續切片操作

>>>a[:8][2:5][-1:]
>>> [4]

相當於：

a[:8]=[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
a[:8][2:5]= [2, 3, 4]
a[:8][2:5][-1:] = 4

理論上可無限次連續切片操作，只要上一次返回的依然是非空可切片對象。

7.切片操作的三個參數可以用表達式

>>>a[2+1:3*2:7%3] # 即：a[2+1:3*2:7%3] = a[3:6:1]
>>> [3, 4, 5]

8.其他對象的切片操作

前面的切片操作說明都以list為例進行說明，但實際上可進行的切片操作的數據類型還有很多，包括元組、字元串等等。

>>> (0, 1, 2, 3, 4, 5)[:3] # 元組的切片操作
>>> (0, 1, 2)

>>>'ABCDEFG'[::2] # 字元串的切片操作
>>>'ACEG'

>>>for i in range(1,100)[2::3][-10:]: # 利用range函數生成1-99的整數，然後取3的倍數，再取最後十個。
       print(i, end=' ')
>>> 72 75 78 81 84 87 90 93 96 99

四、Python常用切片操作

以列表：a = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]為說明對象

1.取偶數位置

>>>b = a[::2]
[0, 2, 4, 6, 8]

2.取奇數位置

>>>b = a[1::2]
[1, 3, 5, 7, 9]

3.拷貝整個對象

>>>b = a[:] # ★★★★★
>>>print(b) # [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>>print(id(a)) # 41946376
>>>print(id(b)) # 41921864

>>>b = a.copy()
>>>print(b) # [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>>print(id(a)) # 39783752
>>>print(id(b)) # 39759176

需要註意的是：[:]和.copy()都屬於“淺拷貝”，只拷貝最外層元素，內層嵌套元素則通過引用，而不是獨立分配記憶體。

>>>a = [1,2,['A','B']]
>>>print('a={}'.format(a))
a=[1, 2, ['A', 'B']] # 原始a

>>>b = a[:] # Python學習交流群：711312441
>>>b[0] = 9 # 修改b的最外層元素，將1變成9
>>>b[2][0] = 'D' # 修改b的內嵌層元素
>>>print('a={}'.format(a)) # b修改內部元素A為D後，a中的A也變成了D，說明共用內部嵌套元素，但外部元素1沒變。
a=[1, 2, ['D', 'B']] 

>>>print('b={}'.format(b)) # 修改後的b
b=[9, 2, ['D', 'B']] 

>>>print('id(a)={}'.format(id(a)))
id(a)=38669128

>>>print('id(b)={}'.format(id(b)))
id(b)=38669192

4.修改單個元素

>>>a[3] = ['A','B']
[0, 1, 2, ['A', 'B'], 4, 5, 6, 7, 8, 9]

5.在某個位置插入元素

>>>a[3:3] = ['A','B','C']
[0, 1, 2, 'A', 'B', 'C', 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>>a[0:0] = ['A','B']
['A', 'B', 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

6.替換一部分元素

>>>a[3:6] = ['A','B']
[0, 1, 2, 'A', 'B', 6, 7, 8, 9]

五、總結

（一）start_index、end_index、step可同為正、同為負，也可正負混合使用。但必須遵循一個原則，即兩者的取值順序必須是相同的，否則無法正確切取到數據：當start_index的位置在end_index的左邊時，表示從左往右取值，此時step必須是正數（同樣表示從左往右）；當start_index的位置在end_index的右邊時，表示從右往左取值，此時step必須是負數（同樣表示從右往左）。對於特殊情況，當start_index或end_index省略時，起始索引和終止索引由step的正負來決定，不會存在取值方向出現矛盾的情況，但正和負取到的結果是完全不同的，因為一個向左一個向右。

（二）在利用切片時，step的正負是必須要考慮的，尤其是當step省略時。比如a[-1:]，很容易就誤認為是從“終點”開始一直取到“起點”，即a[-1:]= [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]，但實際上a[-1:]=a[-1]=9，原因在於step=1表示從左往右取值，而起始索引start_index=-1本身就是對象的最右邊的元素了，再往右已經沒數據了，因此只有a[-1]一個元素。