Python切片會索引越界嗎

本篇內容主要講解“Python切片會索引越界嗎”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓小編來帶大家學習“Python切片會索引越界嗎”吧!

切片主要用于序列對象中，按照索引區間截取出一段索引的內容。

切片的書寫形式：[i : i+n : m] ；其中，i 是切片的起始索引值，為列表首位時可省略；i+n 是切片的結束位置，為列表末位時可省略；m 可以不提供，默認值是 1，不允許為 0，當 m 為負數時，列表翻轉。

切片的基本含義是：從序列的第 i 位索引起，向右取到后 n 位元素為止，按 m 間隔過濾 。

下面是一些很有代表性的例子，基本涵蓋了切片語法的使用要點：

# @Python貓
li = [1, 4, 5, 6, 7, 9, 11, 14, 16]

# 以下寫法都可以表示整個列表，其中 X >= len(li)
li[0:X] == li[0:] == li[:X] == li[:] == li[::] == li[-X:X] == li[-X:]

li[1:5] == [4,5,6,7] # 從1起，取5-1位元素
li[1:5:2] == [4,6] # 從1起，取5-1位元素，按2間隔過濾
li[-1:] == [16] # 取倒數第一個元素
li[-4:-2] == [9, 11] # 從倒數第四起，取-2-(-4)=2位元素
li[:-2] == li[-len(li):-2] == [1,4,5,6,7,9,11] # 從頭開始，取-2-(-len(li))=7位元素

# 步長為負數時，列表先翻轉，再截取
li[::-1] == [16,14,11,9,7,6,5,4,1] # 翻轉整個列表
li[::-2] == [16,11,7,5,1] # 翻轉整個列表，再按2間隔過濾
li[:-5:-1] == [16,14,11,9] # 翻轉整個列表，取-5-(-len(li))=4位元素
li[:-5:-3] == [16,9] # 翻轉整個列表，取-5-(-len(li))=4位元素，再按3間隔過濾

# 切片的步長不可以為0
li[::0]  # 報錯（ValueError: slice step cannot be zero）

像 C/C++ 、Java 和 JavaScript 等語言，雖然也支持某些“切片”功能，例如截取數組或字符串的片段，但是，它們并沒有一種在語法層面上的通用性支持。

根據維基百科資料，Fortran 是最早支持切片語法的語言（1966），而 Python 則是最具代表性的語言之一。

主要編程語言對切片的支持

另外，像 Perl、Ruby、Go 和 Rust 等語言，雖然也有切片，但都不及 Python 那樣靈活和自由（因為它支持 step、負數索引、缺省索引）。

編程語言中切片語法的形式

切片的基本用法就能夠滿足大部分的需求，但是，Python 切片還有一些進階的用法，例如：切片占位符用法（可實現列表的賦值、刪除與拼接操作）、自定義對象實現切片功能、迭代器切片（itertools.islice()）、文件對象切片等等。關聯閱讀：Python全面解讀高級特性切片

關于切片的介紹與溫習，就到這里了。

下面進入文章標題的問題：Python 的切片語法為什么不會出現索引越界呢？

當我們根據單個索引進行取值時，如果索引越界，就會得到報錯：“IndexError: list index out of range”。

>>> li = [1, 2]
>>> li[5]
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list index out of range

對于一個非空的序列對象，假設其長度為 length，則它有效的索引值是從 0 到（length - 1）。如果把負數索引也考慮進去，則單個索引值的有效區間是 [-length, length - 1] 閉區間。

但是，當 Python 切片中的索引超出這個范圍時，程序并不會報錯。

>>> li = [1, 2]
>>> li[1:5]  # 右索引超出
[2]
>>> li[5:6]  # 左右索引都超出
[]

其實，對于這種現象，官方文檔中有所介紹：

The slice of s from i to j is defined as the sequence of items with index k such that i <= k < j. If i or j is greater than len(s), use len(s). If i is omitted or None, use 0. If j is omitted or None, use len(s). If i is greater than or equal to j, the slice is empty.

也就是說：

• 當左或右索引值大于序列的長度值時，就用長度值作為該索引值；

• 當左索引值缺省或者為 None 時，就用 0 作為左索引值；

• 當右索引值缺省或者為 None 時，就用序列長度值作為右索引值；

• 當左索引值大于等于右索引值時，切片結果為空對象。
  

對照上面的例子，可以得到：

>>> li = [1, 2]
>>> li[1:5]  # 等價于 li[1:2]
[2]
>>> li[5:6]  # 等價于 li[2:2]
[]

歸結起來一句話：Python 解釋器把可能導致索引越界的操作給屏蔽了，你的寫法可以很自由，但是最終的結果會被死死限制在合法的索引區間內。

對于這個現象，我其實是有點疑惑的，為什么 Python 不直接報索引越界呢，為什么要修正切片的邊界值，為什么一定要返回一個值呢，即便這個值可能是個空序列？

當我們使用“li[5:6]”時，至少在字面意義上想表達的是“取出索引從 5 到 6 所對應的值”，就像是在說“取出書架上從左往右數的第 6 和 7 本書”。

如果程序是如實地遵照我們的指令的話，它就應該報錯，就應該說：對不起，書架上的書不夠數。

實話說，我并沒有查到這方面的解釋，這篇文章也不是要給大家科普 Python  在設計上有什么獨到的見解。恰恰相反，這篇文章的主要目的之一是希望得到大家的回復解答。

在 Go 語言中，遇到同樣的場景時，它的做法是報錯“runtime error: slice bounds out of range”。

在 Rust 語言中，遇到同樣的場景時，它的做法是報錯“byte index 5 is out of bounds of ......”。

在其它支持切片語法的語言中，也許還有跟 Python 一樣的設計。但是，我還不知道有沒有（學識淺薄）……

最后，繼續回到標題中的問題“Python 的切片為什么不會索引越界”。我其實想問的問題有兩個：

當切片語法中的索引超出邊界時，為什么 Python 還能返回結果，返回結果的計算原理是什么？
為什么 Python 的切片語法要允許索引超出邊界呢，為什么不設計成拋出索引錯誤？
對于第一個問題的回答，官方文檔已經寫得很明白了。

到此，相信大家對“Python切片會索引越界嗎”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是億速云網站，更多相關內容可以進入相關頻道進行查詢，關注我們，繼續學習！