Python 数组索引

在 Python 中，数组是一种常见的数据结构，用于存储一系列的元素。通过数组索引，我们可以访问数组中的特定元素，或者对数组进行操作和修改。本文将详细介绍 Python 中的数组索引相关的内容。

1. 数组简介

数组（Array）是一种线性数据结构，可以用于存储一系列具有相同数据类型的元素。在 Python 中，可以使用列表（List）来实现数组的功能。

# 创建一个包含整数的数组
array = [1, 2, 3, 4, 5]

在上面的示例中，我们创建了一个包含整数的数组。数组中的元素可以是任意数据类型，包括数字、字符串、布尔值等等。

2. 数组索引基本概念

数组索引是指对数组中的元素进行访问和操作的方式。在 Python 中，数组的索引从 0 开始，即第一个元素的索引为 0，第二个元素的索引为 1，以此类推。

数组中的每个元素都可以通过其索引来访问。要访问数组中的特定元素，我们可以使用数组名称后跟索引的方式：

# 访问数组中的第一个元素
first_element = array[0]
print(first_element)  # 输出：1

在上面的示例中，我们使用索引 0 访问了数组中的第一个元素，即数组中的第一个元素为 1。

3. 数组索引的负数形式

在 Python 的数组索引中，还可以使用负数来表示相对于数组末尾的位置。例如，-1 表示数组中的最后一个元素，-2 表示数组中的倒数第二个元素，以此类推。

# 访问数组中的最后一个元素
last_element = array[-1]
print(last_element)  # 输出：5

在上面的示例中，我们使用负数索引 -1 访问了数组中的最后一个元素，即数组中的最后一个元素为 5。

4. 数组切片操作

除了访问单个元素，我们还可以通过数组切片操作来访问数组的一个子集。数组切片通过指定起始索引和结束索引来实现，语法格式为 array[start:end]。

# 切片操作
sub_array = array[1:4]
print(sub_array)  # 输出：[2, 3, 4]

在上面的示例中，我们使用切片操作从索引 1 到索引 3（不包括索引 4）获取了数组的一个子集，即子数组为 [2, 3, 4]。

5. 数组索引的嵌套

在 Python 中，可以使用数组嵌套的方式来创建多维数组。通过多重索引，我们可以访问和修改多维数组中的元素。

# 创建一个二维数组
matrix = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]

# 访问二维数组中的元素
element = matrix[1][2]
print(element)  # 输出：6

在上面的示例中，我们创建了一个二维数组，并使用多重索引来访问二维数组中的元素。即访问第二行第三列的元素，即元素 6。

6. 数组索引的常见操作

除了访问和修改数组中的元素，还可以使用索引进行其他常见的操作，如插入元素、删除元素等。

6.1 插入元素

通过指定索引的方式，我们可以在数组的指定位置插入新的元素。插入元素时，数组中原有的元素会向后移动。

# 插入元素
array.insert(2, 10)
print(array)  # 输出：[1, 2, 10, 3, 4, 5]

在上面的示例中，我们在索引 2 的位置插入了元素 10，即在原数组 [1, 2, 3, 4, 5] 的第三个位置插入了新的元素 10。

6.2 删除元素

通过指定索引的方式，我们可以删除数组中的某个元素，被删除元素位置之后的元素会向前移动。也可以使用 pop() 方法删除数组中的最后一个元素。

# 删除元素
array.pop(1)
print(array)  # 输出：[1, 10, 3, 4, 5]

在上面的示例中，我们使用索引 1 删除了数组中的元素 2，即删除了原数组 [1, 2, 10, 3, 4, 5] 的第二个元素。

7. 数组索引的异常和边界情况

在使用数组索引时，需要注意一些异常和边界情况，以避免出现错误。

7.1 超过索引范围

访问数组时，如果索引超过了数组的范围，将会导致“索引超出范围”异常。

# 超过索引范围
element = array[10]

在上面的示例中，我们访问了索引为 10 的元素，而数组的长度只有 5。因此，会抛出一个“索引超出范围”的异常。

7.2 空数组访问

访问一个空数组，将会导致“索引超出范围”异常。

# 空数组访问
empty_array = []
element = empty_array[0]

在上面的示例中，我们访问了一个空数组，由于数组中没有任何元素，因此会抛出一个“索引超出范围”的异常。

7.3 索引为负数的嵌套数组访问

在使用多重索引访问嵌套数组时，如果出现负数索引，会导致“索引超出范围”异常。

# 索引为负数的嵌套数组访问
element = matrix[-1][-2]

在上面的示例中，我们访问了嵌套数组中的负数索引，由于嵌套数组的长度不足，因此会抛出一个“索引超出范围”的异常。

结论

通过本文的介绍，我们了解了 Python 数组索引的基本概念，包括访问数组元素、负数索引、数组切片、多维数组索引等。同时，还介绍了数组索引的常见操作，如插入元素、删除元