Python嵌套列表簡介

嵌套列表是Python的一個強大而靈活的數據結構，可以用來存儲任意深度的數據，在列表和元組之間提供了一種簡明而強大的解決方案。本文將介紹Python中的嵌套列表，包括什麼是嵌套列表、如何創建它們、如何訪問它們、如何修改它們以及如何使用它們來進行更複雜的計算和操作。

一、嵌套列表基礎

嵌套列表是一種包含其他列表或列表的列表的數據結構。可以將其視為Python中的多維數組。例如，以下是一個簡單的嵌套列表：

matrix = [[1, 2], [3, 4]]

這個列表包含兩個子列表，每個子列表有兩個元素。通過使用索引可以訪問這些元素：

matrix[0][0] # 1
matrix[0][1] # 2
matrix[1][0] # 3
matrix[1][1] # 4

可以通過使用循環進行遍歷：

for row in matrix:
    for item in row:
        print(item)

這將輸出以下內容：

1
2
3
4

二、創建嵌套列表

可以通過多種方法來創建嵌套列表。以下是一些常見的方法：

方法1：使用方括號和逗號分隔符手動創建：

matrix = [[1, 2], [3, 4]]

方法2：使用列表生成式創建：

matrix = [[i+j for i in range(2)] for j in range(2)]

這將創建一個與上面相同的列表。

方法3：使用np.array函數從NumPy創建：

import numpy as np
matrix = np.array([[1, 2], [3, 4]])

這將創建一個NumPy數組，可以執行更多的數學和科學計算操作。

三、操作嵌套列表

可以使用多種方法來操作嵌套列表，包括添加、刪除、替換和排序。

添加：可以通過使用append()方法在末尾添加一個子列表、使用extend()方法添加多個子列表或使用insert()方法在任意位置插入一個子列表。

matrix.append([5, 6])
matrix.extend([[7, 8], [9, 10]])
matrix.insert(0, [-1, 0])

刪除：可以使用del語句或pop()方法刪除子列表或元素。

del matrix[0]
matrix.pop()

替換：可以通過使用賦值語句或切片操作替換子列表或元素。

matrix[0] = [0, 0]
matrix[0][0] = 1

排序：可以通過使用sort()方法對子列表進行排序。

matrix.sort()

此外，可以使用min()、max()、sum()和len()等常規Python函數對嵌套列表進行操作。

四、使用嵌套列表進行計算和操作

嵌套列表通常用於表示二維數據，例如地圖或矩陣。這意味着它們可以用於許多計算和操作，例如計算行列式、轉置矩陣、相乘矩陣等。

以下是一些常見的計算和操作：

計算行列式：

det = matrix[0][0] * matrix[1][1] - matrix[0][1] * matrix[1][0]

這將返回矩陣的行列式。

轉置矩陣：

transpose = [[matrix[j][i] for j in range(len(matrix))] for i in range(len(matrix[0]))]

這將返回矩陣的轉置。

相乘矩陣：

product = [[sum(matrix[i][k] * matrix[k][j] for k in range(len(matrix[0]))) for j in range(len(matrix[0]))] for i in range(len(matrix))]

這將返回兩個矩陣的乘積。

五、結論

本文介紹了Python中的嵌套列表，涉及其基礎、創建、操作以及如何使用它們進行計算和操作的方面。嵌套列表是一種強大而靈活的數據結構，可以用於處理多維數據，並提供了一種簡明而強大的解決方案。因此，掌握它們對於Python程序員來說是很重要的。