# 列表是什么？
# 列表 是一个有序、可变的集合，可以存储任意数量、任意类型的元素。

# 有序：元素有固定的位置（索引），按添加的顺序排列。
# 可变：创建后，可以修改列表的内容（增、删、改）。
# 异构：一个列表中可以包含不同类型的数据（整数、字符串、甚至其他列表）

# 创建列表
# 使用[]
empty_list = []
print(empty_list)

number = [1, 2, 3, 4]
mixed = [1, True, "hello"]
print(number)
print(mixed)

# 使用list()构造函数
# 创建列表除了用方括号 []，也可以用内置的 list() 函数。
# list() 可以将其他可迭代对象（如字符串、元组、字典、集合等）转换为列表。

# 如果传入一个字符串，每个字符会成为列表中的一个元素。
# 如果传入一个元组，列表会包含元组中的元素。
# 如果不传参数，会得到一个空列表。

# 字符串
list_from_string = list("abc")
print(list_from_string)  # ['a', 'b', 'c']

# 元组
list_from_tuple = list((1, 2, 3))
print(list_from_tuple)  # [1, 2, 3]

# 不传
list_from_empty = list()
print(list_from_empty)  # []


# 访问列表元素（索引和切片）
# 索引访问 从0开始
list_number = [1, 2, 3]
print(list_number[0])  # 1
print(list_number[-1])  # 3
# print(list_number[100])  # IndexError: list index out of range

# 切片访问
# 切片用于获取列表的一个子集，语法：list[start:stop:step]
# 注意：会创建新列表，不会修改原列表

# start：起始索引（包含）
# stop：结束索引（不包含）
# step：步长（默认为1）
numbers = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]
print(numbers[2:5])  # [2, 3, 4]
print(numbers[:5])  # [0, 1, 2, 3, 4]
print(numbers[5:])  # [ 5, 6, 7, 8]
print(numbers[::2])  # [0, 2, 4, 6, 8]
print(numbers[::-1])  # [8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0] 反转列表

new_numer = numbers[1:4]
print(new_numer)  # [1,2,3]

# 操作
# 修改元素
fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
fruits[0] = "pick"
print(fruits)  # ["pick", "banana", "cherry"]

# 添加元素
# append(x)
# 在列表末尾添加一个元素x
# insert(index,x)
# 在指定位置 index 插入元素 x，原有及后续元素后移。
# extend(iterable)
# 将另一个可迭代对象（如列表、元组等）的元素逐个添加到列表末尾。
# 注意：
# append() 是把一个元素作为整体添加到末尾
# extend() 是把所有元素分别添加到原列表

# append
a = [1, 2]
a.append([3, 4])
print(a)  # [1, 2, [3, 4]] 会把[3,4] 作为一个整体添加到列表中

b = [1, 2]
b.extend([3, 4])
print(b)  # [1, 2, 3, 4] 将[3,4]分别添加到列表中

c = [1, 2]
c.insert(1, 3)
print(c)  # [1, 3, 2] 往指定位置添加


# 删除
# 在操作列表时，常常需要删除其中的元素。Python 提供了多种删除列表元素的方法，主要包括：

# remove(x) 方法
# 用于删除列表中第一个值为 x 的元素（如果没有这样的元素会抛出 ValueError）。
# 只会删除找到的第一个匹配项。
# 语法：list.remove(x)

# pop([index]) 方法
# 用于删除并返回给定索引处的元素。如果没有指定索引，默认删除并返回最后一个元素。
# 如果索引越界会抛出 IndexError。
# 语法：list.pop() 或 list.pop(index)

# del 语句
# del 可以根据索引删除列表的指定元素，也可以一次性删除多个元素（切片）。
# 语法：del list[index] 或 del list[start:end]
# clear() 方法

# 清空整个列表，变成空列表 []。
# 语法：list.clear()

# - remove() 删除第一个匹配的元素
fruits = ["apple", "banana", "cherry", "banana", "date"]
fruits.remove("banana")
print(fruits)  # ['apple', 'cherry', 'banana', 'date']

# - pop() - 删除指定索引的元素并返回指定索引（默认删除最后一个）
fruits.pop()
print(fruits)  # ['apple', 'cherry', 'banana']
fruits.pop(2)
print(fruits)  # ['apple', 'cherry']

# - del(index) 按照索引删除
del fruits[0]
print(fruits)  # ['cherry']

# - clear() 清空数组
fruits.clear()
print(fruits)  # []

# 其他操作
# 拼接：用加号 + 可以合并两个或多个列表，形成一个新列表，不改变原列表。
# 重复：用乘号 * 可以将列表重复多次，得到新列表。
# 成员测试：使用 in 或 not in 快速判断某个元素是否存在于列表中，结果为布尔值。
# 获取长度：len(lst) 得到列表中的元素数量。
list1 = [1, 2, 3]
list2 = [4, 5, 6]
list3 = list1 + list2
print(list3)  # [1, 2, 3, 4, 5, 6]
list4 = [7, 8]
list5 = list4 * 2
print(list5)  # [7, 8, 7, 8]
# 检查元素是否存在
list6 = [9, 10, 11]
print(12 in list6)  # False
# 获取列表长度
print(len(list6))  # 3

# sorce()排序
numbers = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6]
numbers.sort()
print(numbers)  # [1, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9]

# reverse()反转
numbers.reverse()
print(numbers)  # [9, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 1]

# 查找索引index
print(numbers.index(9))  # 0

# count() 计数
print(numbers.count(1))  # 2

# copy() 复制
numbers_copy = numbers.copy()
# 等价于
# numbers_copy = numbers[:]
# numbers_copy = list[numbers]

# 列表遍历
# 直接遍历元素
fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
for fruit in fruits:
    print(fruit)

# 遍历索引和元素
# 使用 enumerate 可以在遍历列表时同时获得每个元素的索引和值。
for index, fruit in enumerate(fruits):
    print(f"索引{index}的值是{fruit}")

# 列表推导式
# 列表推导式（List Comprehensions）是 Python 提供的一种简洁优雅的构造新列表的方法。它既可以替代传统的 for 循环，也可以在创建列表时加入条件判断，让表达更加简明

# 语法
# new_list = [表达式 for 变量 in list]
# 等同于
# new_list = []
# for 变量 in list:
#     new_list.append(表达式)

# 可以添加条件的列表推导式
# new_list = [表达式 for 变量 in list if 条件]

# 示例
# 生成偶数数字的平方根
num = [1, 2, 3, 4]
new_num = [n**2 for n in num if n % 2 == 0]
print(new_num)  # [4, 16]

# 列表推到常用来构建，转换，筛选列表
# 构建
squares = [n**2 for n in range(5)]
print(squares)  # [0, 1, 4, 9, 16]
# 转换
fruits = ["Apple", "Banana", "cherry"]
low_list = [f.lower() for f in fruits]
print(low_list)  # ['apple', 'banana', 'cherry']
# 筛选
num = [1, 2, 3, 4]
new_num = [n**2 for n in num if n % 2 == 0]
print(new_num)  # [4, 16]

# 多维列表
# 2x3 矩阵（二维列表）
matrix = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]

# 访问元素
print(matrix[0])  # [1, 2, 3] - 第一行
print(matrix[1][2])  # 6 - 第二行第三列

# 遍历二维列表
for row in matrix:
    for element in row:
        print(element, end=" ")
    print()  # 换行

# 输出：
# 1 2 3
# 4 5 6
# 7 8 9


# 注意
# 深，浅拷贝
# 浅拷贝（shallow copy）和深拷贝（deep copy）是列表复制时的两个概念，尤其是在涉及多维列表（嵌套列表）时需要特别注意。

# 浅拷贝：只复制最外层的列表对象，内部的子对象依然引用原来的地址。常用 list.copy()、切片[:] 或 list() 实现。
# 深拷贝：不仅复制最外层列表，也递归复制所有子对象，互不影响。需要用 copy.deepcopy()（需 import copy）。

# 浅拷贝
a = [[1, 2], [3, 4]]
b = a.copy()
b[1].append(5)
print(a)  # [1, 2], [3, 4, 5]]
print(b)  # [1, 2], [3, 4, 5]]

# 深拷贝
import copy

c = [[1, 2], [3, 4]]
d = copy.deepcopy(c)
d[1].append(5)
print(c)  # [[1, 2], [3, 4]]
print(d)  # [[1, 2], [3, 4, 5]]