Python切片詳解

      利用python解決問題的過程中，經常會遇到從某個對象中抽取部分值的情況。“切片”操作正是專門用於實現這一目標的有力武器。理論上，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目標值切取。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形，下文均以list類型作為實驗對象，其結論可推廣至其他可切片對象。

 

一、 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list對象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，默認第三個參數step=1；當一個“:”也沒有時，start_index=end_index，表示切取start_index指定的那個元素。

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，默認為1，即從左往右以步長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（包含該索引對應值）；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（不包含該索引對應值）；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list對象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. 切取單個元素

>>>a[0]
>>>0
>>>a[-4]
>>>6
當索引只有一個數時，表示切取某一個元素。

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]
>>> [1, 2, 3, 4, 5]
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。

>>>a[1:6:-1]
>>> []
輸出為空列表，說明沒取到數據。
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，所以為空。

>>>a[6:2]
>>> []
同樣輸出為空列表。
step=1，決定了從左往右取值，而start_index=6到end_index=2決定了從右往左取值，兩者矛盾，所以為空。

>>>a[:6]
>>> [0, 1, 2, 3, 4, 5]
step=1，表示從左往右取值，而start_index省略時，表示從端點開始，因此這里的端點是“起點”，即從“起點”值0開始一直取到end_index=6（該點不包括）。

>>>a[:6:-1]
>>> [9, 8, 7]
step=-1，從右往左取值，而start_index省略時，表示從端點開始，因此這里的端點是“終點”，即從“終點”值9開始一直取到end_index=6（該點不包括）。

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

>>>a[6::-1]
>>> [6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]
step=-1，從右往左取值，從start_index=6開始，一直取到“起點”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，所以為空。
索引-1在-6的右邊（如上圖）

>>>a[-1:-6:-1]
>>> [9, 8, 7, 6, 5]
step=-1，從右往左取值，start_index=-1到end_index=-6同樣是從右往左取值。
索引-1在6的右邊（如上圖）

>>>a[-6:-1]
>>> [4, 5, 6, 7, 8]
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。
索引-6在-1的左邊（如上圖）

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

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

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

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

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

>>>a[1:-6]
>>> [1, 2, 3]
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，因此結果正確

>>>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，因此為空。

>>>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，因此為空。

>>>a[-1:6:-1]
>>> [9, 8, 7]
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，因此結果正確。

6. 多層切片操作

>>>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]
理論上可無限次多層切片操作，只要上一次返回的是非空可切片對象即可。

7. 切片操作的三個參數可以用表達式

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

8. 其他對象的切片操作

前面的切片操作以list對象為例進行說明，但實際上可進行切片操作的數據類型還有很多，包括元組、字符串等等。

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

>>>'ABCDEFG'[::2]
>>>'ACEG'
字符串的切片操作

>>>for i in range(1,100)[2::3][-5:]: 
       print(i)
>>>87
90
93
96
99
就是利用range()函數生成1-99的整數，然后從start_index=2（即3）開始以step=3取值，直到終點，再在新序列中取最后五個數。

四、 常用切片操作

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

需要注意的是：[:]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方式共享，而非獨立分配內存，如果需要徹底拷貝則需采用“深拷貝”方式，如下例所示：

>>>a = [1,2,['A','B']]
>>>print('a={}'.format(a))
>>>b = a[:]
>>>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))
>>>print('b={}'.format(b))
>>>print('id(a)={}'.format(id(a)))
>>>print('id(b)={}'.format(id(b)))
a=[1, 2, ['A', 'B']] #原始a
a=[1, 2, ['D', 'B']] #b修改內部元素A為D后，a中的A也變成了D，說明共享內部嵌套元素，但外部元素1沒變。
b=[9, 2, ['D', 'B']] #修改后的b
id(a)=38669128
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三者可同為正、同為負，或正負混合。但必須遵循一個原則，即：當start_index表示的實際位置在end_index的左邊時，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表示的實際位置在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），即兩者的取值順序必須相同。

（二）當start_index或end_index省略時，取值的起始索引和終止索引由step的正負來決定，這種情況不會有取值方向矛盾（即不會返回空列表[]），但正和負取到的結果順序是相反的，因為一個向左一個向右。

（三）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:]= [9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]，但實際上a[-1:]=[9]（注意不是9），原因在於step省略時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元素了，再往右已經沒數據了，因此結果只含有9一個元素。

（四）需要注意：“取單個元素（不帶“:”）”時，返回的是對象的某個元素，其類型由元素本身的類型決定，而與母對象無關，如上面的a[0]=0、a[-4]=6，元素0和6都是“數值型”，而母對象a卻是“list”型；“取連續切片（帶“:”）”時，返回結果的類型與母對象相同，哪怕切取的連續切片只包含一個元素，如上面的a[-1:]=[9]，返回的是一個只包含元素“9”的list，而非數值型“9”

作者：馬爾代夫Maldives
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