1. 前言

在剛學python時候，我們都知道字符串（String）、列表（list）和元組（tuple）序列化數(shù)據(jù)類型支持切片操作。

# slice operation
TUPLE = (1,2,3,4)
LIST = [1,2,3,4]
STRING = "1234"

print("TUPLE[1:3]:",TUPLE[1:3])
print("LIST[1:3]:",LIST[1:3])
print("STRING[1:3]:",STRING[1:3])

# output
TUPLE[1:3]: (2, 3)
LIST[1:3]: [2, 3]
STRING[1:3]: 23

通過上述例子，我們可以快速使用“區(qū)間”的方式截取到想要的數(shù)據(jù)。那么最后一位始終都沒有取到？接下來，我們對熟悉的切片操作進行系統(tǒng)學習。

2. 什么是切片

2.1 切片概述

Python 序列數(shù)據(jù)類型索引從左到右開始是從0開始，依次加+1；諾從右到左索引從-1開始，依次加-1。

在Python 中訪問子序列/字符串，使用方括號[]來截取指定的子序列/字符串。例如在列表中要元素2和3，則切片截取為LIST[1:3]

2.2 忽略最后一位元素

在Python中，進行切片操作會不包含最后一位元素，這一風格是與C語言等語言保存以索引位置從0開始的做法。

切片忽略最后一位元素會有以下好處：

當切片操作只給出最后一位時，可以直接明了看到截取的子序列的長度。例如LIST[:2]中包含兩個元素

根據(jù) Edsger W. Dijkstar 解釋，索引位置從0開始比從1開始優(yōu)勢，元素的序數(shù)（下標）等于序列中它之前的元素數(shù)。切片長度計算方式可以直接（stop-start）計算出

同時，指定任何一個索引位置x，可以對序列切割成不重疊的兩個子序列LIST[:x]和LIST[x:]。

 >>> LIST = [1,2,3,4] 
>>> LIST[:2] # 直接可以知道截取子序列為2
[1, 2]
>>> LIST[2:] # 將LIST在索引位置2處切片
[3, 4]
>>> 

3. 切片原理

切片操作是使用方括號 [] 進行運算的。其格式為 [start:stop:step]。對象在start和stop區(qū)間中取出間隔step的元素。step可以取負數(shù)。

>>> LIST[1:4:2] 
[2, 4]
>>> LIST[-1:-4:-1] 
[4, 3, 2]
>>> LIST[::-1] 
[4, 3, 2, 1]
>>> LIST[::-2] 
[4, 2]
>>>

start:stop:step 形式在方括號[]內(nèi)，使用索引下標計算后，返回一個切片對象：slice(start,stop,step)

當序列進行seq[start:stop:step]分片計算時，Python會調(diào)用seq.getitem(slice(start,stop,step))方法以元組的形式接收[]方括號索引。

查看Python內(nèi)置 slice() 方法屬性，有三個start、stop和step數(shù)據(jù)屬性和indices方法

>>> slice  
<class 'slice'>
>>> dir(slice) 
['__class__', '__delattr__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', 
'__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__',
 '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', 
 '__lt__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', 
 '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', 
'__subclasshook__', 'indices', 'start', 'step', 'stop']
>>>

根據(jù)當序列調(diào)用slice方法后，會先執(zhí)行Seq.indices(len)方法計算出序列Seq從開始start和結(jié)束stop位置，步數(shù)step。當超出邊界時，會截掉。

>>> slice(None,5,1).indices(2) #1
(0, 2, 1)
>>> slice(-3,None,None).indices(2) #2
(0, 2, 1)
>>>

#1 seq[:5:1] 等于 seq[0:2:1]

#2 seq[-3:] 等于 seq[0:2:1]

切片其實還可以支持使用逗號分開多個索引，例如第三庫Numpy庫就是使用這個特性。

4. 切片賦值

將序列進行切片操作后得到切片對象可以進行賦值，但是必須遵循以下條件：

切片做為對象，那么等號右邊必須是一個可迭代的對象

即使切片里只有一個值，也要轉(zhuǎn)換成可迭代的序列

否則的話，系統(tǒng)會拋出TypeError

>>> LIST = [1,2,3,4,5]
>>> LIST[1:4] = 23
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: can only assign an iterable
>>>

5. 切片計算

在Python中，切片對象可以進行 “+”或“*”運算，以達到拼接組合成新的切片對象。

通過 "+" 連接的是兩個同類型序列，兩個序列拼接后序列不會發(fā)生改變，Python內(nèi)部會重新創(chuàng)建新的序列

>>> LIST = [1,2,3,4]
>>> LIST2 = [5,6,7]
>>> LIST + LIST2
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
>>> s1 = "Jue"    
>>> s2 = "Jin" 
>>> s1 + s2
'JueJin'

通過“Seq*n”,可以將原數(shù)據(jù)類型復制n份，然后再拼接起來組合新的序列

>>> LIST = [1,2,3,4]
>>> LIST * 3
[1, 2, 3, 4, 1, 2, 3, 4, 1, 2, 3, 4]
>>> s1 = "Jue"       
>>> s1 * 3
'JueJueJue'

以上案例中，都是針對元素是不可變的數(shù)據(jù)類型進行復制操作的，那么元素是可變數(shù)據(jù)類型進行復制會發(fā)生什么樣呢？

例如我們要創(chuàng)建一個二維的列表，長度為3。可能快捷的寫法如下：

>>> LIST = [["_"]]*3 
>>> LIST
[['_'], ['_'], ['_']]

但是對坐標0,0進行賦值，發(fā)現(xiàn)3個元素都發(fā)生變化

>>> LIST[0][0] = 1
>>> LIST
[[1], [1], [1]]

這個和我們實際想要的效果不一樣，我們需要得到是列表中每一個元素之間都是獨立的，那么我們寫法上要與上述有區(qū)別的

>>> LIST = [["_"] for i in range(3)] 
>>> LIST
[['_'], ['_'], ['_']]
>>> LIST[0][0] = 1
>>> LIST
[[1], ['_'], ['_']]
>>>

為什么兩種寫法差距這么大，原因在于第一種寫法雖然看上去和寫法二一樣，但是寫法一初始化時候，是得到元素都是引用，都指向同一個列表。當我們對其中一個元素進行賦值時，另外兩個也會跟著變化。

6. 總結(jié)

本期，對 Python 關(guān)于序列、字符串常用到的切片操作，進行深入學習。切片操作原理在于Python內(nèi)部會通過__getitem__()方法調(diào)用slice對象，然后slice對象通過indices(len)方法算出切片的長度。哪怕遇到缺失索引和負數(shù)索引，以及長度超過目標序列的切片都可以優(yōu)雅地進行處理。