Python List Append：將元素添加到列表並擴展其長度

一、Python List的基本概念

在Python中，列表(List)是一組按照順序排列的元素的集合。列表中的元素可以是不同的數據類型，例如數字、字元串、列表等。列表元素使用逗號分隔，整個列表使用方括弧([])括起來，例如：

my_list = [1, "hello", [2, 3, 4]]
print(my_list)

輸出結果為:

[1, 'hello', [2, 3, 4]]

我們可以通過索引(index)來訪問列表中的元素，例如：

my_list = [1, "hello", [2, 3, 4]]
print(my_list[1])

輸出結果為:

hello

二、Python List Append的概念

在Python中，列表是一種可變(mutable)的序列(sequence)類型，也就是說，我們可以在列表中添加或刪除元素。Python提供了append()方法，可以將一個元素添加到列表的末尾，將列表長度擴展1個元素。

append()方法的使用方法很簡單，只需要將要添加的元素作為參數傳遞進去即可，例如：

my_list = [1, "hello", [2, 3, 4]]
my_list.append("world")
print(my_list)

輸出結果為:

[1, 'hello', [2, 3, 4], 'world']

在上面的例子中，我們將字元串”world”添加到了列表的末尾，列表的長度增加了1個元素。

三、Python List Extend的概念

除了append()方法外，Python還提供了extend()方法，可以將一個列表中的所有元素添加到另一個列表的末尾，將列表長度擴展為原來的長度加上另一個列表的長度。

extend()方法的使用方法也很簡單，只需要將要添加的列表作為參數傳遞進去即可，例如：

my_list1 = [1, 2, 3]
my_list2 = [4, 5, 6]
my_list1.extend(my_list2)
print(my_list1)

輸出結果為:

[1, 2, 3, 4, 5, 6]

在上面的例子中，我們首先定義了兩個列表my_list1和my_list2，然後將my_list2的所有元素添加到my_list1的末尾，my_list1的長度增加了my_list2的長度。

四、Python List Append與Extend的區別

在前面的章節中，我們介紹了append()和extend()方法的使用方法和效果，然而這兩個方法還有一個重要的區別。

使用append()方法向列表中添加元素時，如果要添加的元素是一個列表，那麼這個列表將作為一個元素添加到原列表中，例如：

my_list1 = [1, 2, 3]
my_list2 = [4, 5, 6]
my_list1.append(my_list2)
print(my_list1)

輸出結果為:

[1, 2, 3, [4, 5, 6]]

而使用extend()方法向列表中添加元素時，如果要添加的元素是一個列表，那麼這個列表將被展開，裡面的所有元素將作為單個元素添加到原列表中，例如：

my_list1 = [1, 2, 3]
my_list2 = [4, 5, 6]
my_list1.extend(my_list2)
print(my_list1)

輸出結果為:

[1, 2, 3, 4, 5, 6]

這個區別很重要，因為有時我們需要將一個列表中的所有元素添加到另一個列表中，而有時我們需要將一個列表作為單個元素添加到另一個列表中。

五、Python List Append的性能分析

在Python中，列表是一種可變類型，也就是說，我們可以在列表中添加或刪除元素。然而，在Python中，對於可變類型和不可變類型的操作，其時間複雜度是不同的。因此，為了保證程序的效率，我們需要了解添加元素時的時間複雜度。

在Python中，使用append()方法將一個元素添加到列表的末尾的時間複雜度是O(1)，也就是說，無論列表的長度是多少，添加一個元素的時間是不變的。

但是，在使用append()方法向列表中添加元素時，需要注意一個問題：如果列表佔用的內存已經達到了系統給定的閾值，那麼添加元素時就需要重新申請一塊更大的內存，並將原來的所有元素拷貝到新的內存中。這個過程需要消耗比較多的時間。

因此，在實際的使用中，我們需要注意盡量避免頻繁地向列表中添加元素，以減少重新申請內存的時間。

六、Python List Append的應用實例

除了常規的添加元素操作以外，Python List的append()方法還有很多其他的應用場景。

例如，在循環中讀取大量的數據，如果每次讀取都將數據添加到列表中，那麼會佔用大量的內存和時間。這時，我們可以先申請一個空列表，然後在循環中使用append()方法將數據添加到列表中，這樣既能保證數據被正確地保存下來，又能減少內存佔用和時間消耗：

data = []
for i in range(1000000):
    data.append(i)
print(len(data))

輸出結果為:

1000000

另外，我們還可以使用append()方法來實現遞歸函數(recursion)的終止條件，例如：

def factorial(n):
    if n == 1:
        return 1
    else:
        return n * factorial(n-1)

factorial_list = []
for i in range(1, 10):
    factorial_list.append(factorial(i))

print(factorial_list)

輸出結果為:

[1, 2, 6, 24, 120, 720, 5040, 40320, 362880]

七、總結

通過本文的介紹，我們了解到Python List的基本概念和操作方法，以及append()方法和extend()方法的區別和性能分析，還學習了append()方法的一些應用場景。

總之，Python List是Python中非常重要的一種數據類型，它具有靈活、便於操作等特點，在編寫Python程序時，我們應該充分利用此特點，減少不必要的內存消耗和時間消耗，使程序更加高效。