Python中的索引与切片

一、索引

# 1.一维数组索引
str = 'HelloWorld!'
print(str[0])
print(str[-1])

# 输出:
# H
# !

二、一维数据切片

一个完整的切片表达式包含两个":"，用于分隔三个参数(start_index、end_index、step)，三个参数分别表示起始位置、结束位置、步长。

切片操作基本表达式：object[start_index:end_index:step]

三个参数均可省略，省略后取该参数的默认值：

①step的默认值为1。

②start_index的默认值与step的正负有关，若step为正，表正序。此时start_index默认为0，若为负，表逆序，start_index的默认值为-1。

③end_index的默认值与step的正负有关，若step为正，表正序。此时end_index默认为数组结束位置。若为负，表逆序，end_index为数组起始位置。【注】end_index的索引值是不被包括的，具体可见以下列子。

以下示例均以list对象a = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]为例：

1.切取单个元素

a = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
print(a[0])             #输出0
print(a[-1])            #输出9

2.切取完整对象

a = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
# 1.正序切取对象
print(a[0:10:1])          # 输出：[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
# 2.逆序切取对象
print(a[10:0:-1])         # 输出：[9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1]

3.切取部分对象

a = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
# 1.正序切取部分对象
print(a[1:6:1])         #输出[1, 2, 3, 4, 5]
# 2.逆序切取部分对象
print(a[6:1:-1])        #输出[6, 5, 4, 3, 2]

4.控制步长

a = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
# 1.正序，步长为2
print(a[0:10:2])        #输出：[0, 2, 4, 6, 8]
# 2.逆序，步长为1
print(a[6:0:-1])        #输出：[6, 5, 4, 3, 2, 1]

5.参数省略

a = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
# 1.正序，切取完整对象
print(a[:])         #输出: [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
print(a[::])        #输出: [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

# 2. 切取部分对象，步长2
print(a[::2])       #输出:[0, 2, 4, 6, 8]
print(a[::-3])      #输出:[9, 6, 3, 0]

# 3.其他情况
print(a[4:])        #输出:[4, 5, 6, 7, 8, 9]，step正，正序；start从4开始，直到末尾元素9
print(a[4::-1])     #输出:[4, 3, 2, 1, 0]，step负，逆序；start从4开始，直到末尾，末尾是0元素，
print(a[:-4:-1])    #输出:[9, 8, 7]，step负，逆序；从start_end=-1开始，直到end_index = -4(该点不包括)
print(a[2:-1])      #输出:[2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]，step正，正序；start从2开始，到end_index=-1(该点不包含)

6.多层切片

a = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
print(a[::2][::-1][0:4])
# 输出: [8, 6, 4, 2]
# a[::2]: 输出[0, 2, 4, 6, 8];
# a[::2][::-1]: 输出[8, 6, 4, 2, 0]，[::-1]表示在上述的基础上逆序
# a[::2][::-1][0:4]: 输出[8, 6, 4, 2]，表示取从序号0开始，到序号4(不包括)

7.总结

当start_index或end_index省略时，取值的起始索引和终止索引由step的正负来决定。
step的正负是必须要考虑的，尤其是当step省略时。比如a[-1:]，很容易就误认为是从“终点”开始一直取到“起点”，即a[-1:]= [9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]，但实际上a[-1:]=[9]（注意是[9]不是9），原因在于step省略时step=1表示从左往右取值，而起始索引start_index=-1本身就是对象的最右边元素了，再往右已经没数据了，因此结果只含有9一个元素。
取单个元素（不带":"号）时，返回的是对象的某个元素，若表达式带":"号，返回的对象是一个列表，哪怕列表中只包含一个元素。

三、二维及更高维数据切片

二维及更高维度的数据切片与一维的数据切片其实非常类似，只要掌握了一维的数据切片，高维的就能很容易地理解。【注】二维及以上切片要配合numpy使用。

与一维数据切片类似，每个维度的完整切片表达式包含两个":"，用于分隔三个参数(start_index、end_index、step)，三个参数分别表示起始位置、结束位置、步长。并用","号区分不同维度的切片表达式。

二维切片操作基本表达式：object[start_index:end_index:step,start_index:end_index:step]

以下示例均以list对象a = [[1,2,3,4],[5,6,7,8],[9,10,11,12]]为例：

1.获取单个元素

import numpy as np

a = np.array([[1, 2, 3, 4],
              [5, 6, 7, 8],
              [9, 10, 11, 12]])

print('a[0][1]:', a[0][1])      #输出:a[0][1]: 2

2.获取行列等

import numpy as np

a = np.array([[1, 2, 3, 4],
              [5, 6, 7, 8],
              [9, 10, 11, 12]])

print('a[0][1]:', a[0][1])      #输出:a[0][1]: 2

# 1.取完整的对象，","前面表示第一维度，后面标示第二维度。
print('取完整对象:\n', a[::, ::])
# 1.1:号也可以省略
print('取完整对象，省略1:\n', a[:, ])
print('取完整对象，省略2:\n', a[:])
# 输出:
# [[ 1  2  3  4]
#  [ 5  6  7  8]
#  [ 9 10 11 12]]

# 2.第一个维度，取从0(省略)到2(不包含),步长为1,即取数组的1,2行;第二维表达式省略
print('取0-1行:\n', a[:2, ])
# 输出:
# [[1 2 3 4]
#  [5 6 7 8]]

# 3.第一维度，取数组的2,3行,步长为1;第二维度，取3-4列，步长为1
print('2-3行的2-3列:\n', a[1:3, 2:4])
# 输出:
# [[7  8]
#  [11 12]]

# 4.取第1,3列的元素，第二维度的start_index与end_index省略，step为2
print('取第1,3列的元素\n', a[:, ::2])
# 输出:
# [[1  3]
#  [5  7]
#  [9 11]]

# 5.取第一列，赋值到y，取除去第一列外的所有列，赋值到X
# y:第一维度表达式省略，start_index省略
# X:第一维度表达式省略，end_index省略
y = a[:, :1]
X = a[:, 1:]
print('y:\n', y)
print('X:\n', X)

3.三维的情况

import numpy as np

a = np.array([[[1,2],[3,4]],[[5,6],[7,8]]])
# 取第一维度0-1，第二维度1-2，第三维度0-1
print(a[0:1,1:2,0:1])