如何用Python做二维列表

如何用Python做二维列表

使用Python创建和操作二维列表非常简单且直观。二维列表是包含列表的列表、可以通过嵌套循环操作、支持切片操作、可以使用库如NumPy实现更复杂的操作。下面将详细介绍其中的一个方面——如何通过嵌套循环操作二维列表。

利用Python创建二维列表可以通过嵌套列表来实现。例如，创建一个3×3的矩阵可以使用如下代码：

matrix = [
    [1, 2, 3],
    [4, 5, 6],
    [7, 8, 9]
]

一、如何创建二维列表

1、静态创建

静态创建二维列表的方式是直接定义一个包含列表的列表，如上述例子。每一个内部列表代表矩阵的一行。

matrix = [
    [1, 2, 3],
    [4, 5, 6],
    [7, 8, 9]
]

这种方法适用于已知大小和内容的矩阵。

2、动态创建

动态创建二维列表时，可以使用嵌套的列表生成式或循环。

rows, cols = 3, 3
matrix = [[0 for _ in range(cols)] for _ in range(rows)]

或者使用嵌套循环：

rows, cols = 3, 3
matrix = []
for i in range(rows):
    row = []
    for j in range(cols):
        row.append(0)
    matrix.append(row)

二、如何访问和修改二维列表的元素

1、访问二维列表元素

访问二维列表的元素可以通过索引来实现。第一个索引表示行，第二个索引表示列。

element = matrix[0][1]  # 访问第1行第2列的元素

2、修改二维列表元素

类似于访问元素，可以通过索引修改元素。

matrix[0][1] = 10  # 将第1行第2列的元素修改为10

三、遍历二维列表

1、遍历整个二维列表

可以使用嵌套循环遍历整个二维列表：

for row in matrix:
    for element in row:
        print(element, end=' ')
    print()

2、遍历并修改元素

在遍历的过程中，可以对元素进行修改：

for i in range(len(matrix)):
    for j in range(len(matrix[i])):
        matrix[i][j] *= 2  # 将每个元素乘以2

四、二维列表的高级操作

1、切片操作

二维列表也支持切片操作，可以提取子矩阵：

sub_matrix = [row[1:3] for row in matrix[0:2]]

这将提取出第1行到第2行和第2列到第3列的子矩阵。

2、使用NumPy库

NumPy库提供了更强大的多维数组操作功能。安装NumPy：

pip install numpy

创建和操作二维数组：

import numpy as np
matrix = np.array([
    [1, 2, 3],
    [4, 5, 6],
    [7, 8, 9]
])
element = matrix[0, 1]  # 访问第1行第2列的元素
matrix[0, 1] = 10  # 修改第1行第2列的元素

NumPy还支持矩阵运算、转置、求逆等复杂操作。

五、二维列表的常见应用

1、矩阵运算

二维列表在矩阵运算中应用广泛。可以实现矩阵的加法、减法、乘法等操作。

import numpy as np
matrix1 = np.array([
    [1, 2, 3],
    [4, 5, 6],
    [7, 8, 9]
])
matrix2 = np.array([
    [9, 8, 7],
    [6, 5, 4],
    [3, 2, 1]
])
矩阵加法
result = matrix1 + matrix2

2、图像处理

在图像处理中，二维列表可以表示像素矩阵，每个元素代表一个像素的颜色值。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
创建一个简单的黑白图片
image = np.array([
    [0, 255, 0],
    [255, 0, 255],
    [0, 255, 0]
])
plt.imshow(image, cmap='gray')
plt.show()