一文徹底搞懂python切片操作

在利用Python解決各種實際問題的過程中，經常會遇到從某個物件中抽取部分值的情況，切片操作正是專門用於完成這項操作的有力武器。理論上而言，只要條件表達式得當，可以透過單次或多次切片運算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密得比較深，難以察覺。本文透過詳細例子總結歸納了切片操作的各種情況。若有錯誤和不足之處請大牛指正！

一、Python可切片物件的索引方式

Python可切片物件的索引方式包括：正索引與負索引兩部分。

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資料時的“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，即由左往右以增量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）；此參數省略時，表示從物件「端點」開始取值，至於是從「起點」或從「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切片操作詳細範例

以下範例皆以列表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.切取單一值

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

2.切取完整物件

>>> a[:] # 从左往右
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> a[::] # 从左往右
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> a[::-1] # 从右往左
[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，从左往右取值，start_index=1到end_index=6同样表示从左往右取值。
[1, 2, 3, 4, 5]
>>>a[1:6:-1] # step=-1，决定了从右往左取值，而start_index=1到end_index=6决定了从左往右取值，两者矛盾。
>>> [] # 输出为空列表，说明没取到数据。
>>>a[6:1] # step=1，决定了从左往右取值，而start_index=6到end_index=1决定了从右往左取值，两者矛盾。
>>> [] # 同样输出为空列表。
>>>a[:6] # step=1，从左往右取值，从“起点”开始一直取到end_index=6。
>>> [0, 1, 2, 3, 4, 5]
>>>a[:6:-1] # step=-1，从右往左取值，从“终点”开始一直取到end_index=6。
>>> [9, 8, 7]
>>>a[6:] # step=1，从左往右取值，从start_index=6开始，一直取到“终点”。
>>> [6, 7, 8, 9]
>>>a[6::-1] # step=-1，从右往左取值，从start_index=6开始，一直取到“起点”。
>>> [6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]

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#4.start_index和end_index全為負（-）索引的情況

>>>a[-1:-6] # step=1，从左往右取值，而start_index=-1到end_index=-6决定了从右往左取值，两者矛盾。
>>> []
>>>a[-1:-6:-1] # step=-1，从右往左取值，start_index=-1到end_index=-6同样是从右往左取值。
>>> [9, 8, 7, 6, 5]
>>>a[-6:-1] # step=1，从左往右取值，而start_index=-6到end_index=-1同样是从左往右取值。
>>> [4, 5, 6, 7, 8]
>>>a[:-6] # step=1，从左往右取值，从“起点”开始一直取到end_index=-6。
>>> [0, 1, 2, 3]
>>>a[:-6:-1] # step=-1，从右往左取值，从“终点”开始一直取到end_index=-6。
>>> [9, 8, 7, 6, 5]
>>>a[-6:] # step=1，从左往右取值，从start_index=-6开始，一直取到“终点”。
>>> [4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>>a[-6::-1] # step=-1，从右往左取值，从start_index=-6开始，一直取到“起点”。
>>> [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的左边，因此从左往右取值，而step=1同样决定了从左往右取值。
>>> [1, 2, 3]
>>>a[1:-6:-1] # start_index=1在end_index=-6的左边，因此从左往右取值，但step=-则决定了从右往左取值，两者矛盾。
>>> []
>>>a[-1:6] # start_index=-1在end_index=6的右边，因此从右往左取值，但step=1则决定了从左往右取值，两者矛盾。
>>> []
>>>a[-1:6:-1] # start_index=-1在end_index=6的右边，因此从右往左取值，而step=-1同样决定了从右往左取值。
>>> [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，只要上一次回傳的依然是非空可切片物件。

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.其他物件的切片操作

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資料類型還有很多，包括元組、字串等等。

>>> (0, 1, 2, 3, 4, 5)[:3] # 元组的切片操作
>>> (0, 1, 2)
>>>'ABCDEFG'[::2] # 字符串的切片操作
>>>'ACEG'
>>>for i in range(1,100)[2::3][-10:]: # 利用range函数生成1-99的整数，然后取3的倍数，再取最后十个。
       print(i, end=' ')
>>> 72 75 78 81 84 87 90 93 96 99

四、Python常用切片運算

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

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.拷貝整個物件

>>>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
需要注意的是：[:]和.copy()都属于“浅拷贝”，只拷贝最外层元素，内层嵌套元素则通过引用，而不是独立分配内存。
>>>a = [1,2,['A','B']]
>>>print('a={}'.format(a))
a=[1, 2, ['A', 'B']] # 原始a
>>>b = a[:]
>>>b[0] = 9 # 修改b的最外层元素，将1变成9
>>>b[2][0] = 'D' # 修改b的内嵌层元素
>>>print('a={}'.format(a)) # b修改内部元素A为D后，a中的A也变成了D，说明共享内部嵌套元素，但外部元素1没变。
a=[1, 2, ['D', 'B']] 
>>>print('b={}'.format(b)) # 修改后的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.取代一部分元素

>>>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資料：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（同樣表示由左往右）；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的正負是必須考慮的，尤其是當step省略時。例如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表示由左往右取值，而起始索引start_index=-1本身就是物件的最右邊的元素了，再往右已經沒資料了，所以只有a[-1]一個元素。

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