feat(python基础): 新增列表教学课程
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489
01_python基础/1_8_列表/README.md
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@@ -0,0 +1,489 @@
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# 第 1-8 课：列表
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## 一、本课目标
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完成本课后，你应该能够：
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1. 解释列表为什么可以保存多个数据；
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2. 创建列表和空列表；
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3. 使用索引、负索引和切片读取列表；
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4. 修改列表中的指定元素；
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5. 添加和删除列表元素；
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6. 查找并统计列表中的元素；
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7. 对列表进行排序和反转；
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8. 使用循环遍历列表；
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9. 在确实需要位置时使用索引遍历；
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10. 理解列表可变性；
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11. 区分直接赋值与列表复制；
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12. 看懂简单的二维列表。
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## 二、前置知识
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开始本课前，你应该已经掌握：
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- 变量和基础数据类型；
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- 字符串的索引与切片；
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- `if` 条件判断；
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- `for` 循环；
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- `in` 成员判断；
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- 字符串的 `split()` 和 `join()`。
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## 三、为什么需要列表
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如果要保存多个 Agent 开发工具，可以分别创建变量：
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```python
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tool_1 = "Python"
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tool_2 = "FastAPI"
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tool_3 = "Django"
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```
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数据增加后，这种方式难以统一遍历、排序和管理。
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列表（List）可以使用一个变量保存多个有顺序的数据：
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```python
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agent_tools = ["Python", "FastAPI", "Django"]
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```
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列表使用英文方括号 `[]`，元素之间使用英文逗号分隔。
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## 四、创建列表
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### 4.1 创建包含数据的列表
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```python
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agent_tools = ["Python", "FastAPI", "Django"]
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```
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### 4.2 创建空列表
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```python
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agent_tools = []
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```
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空列表暂时没有元素，但后续可以添加数据。
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### 4.3 列表可以保存不同类型
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```python
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learning_record = ["Python", 8, 2.5, True]
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```
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Python 允许一个列表保存不同类型的数据。不过实际开发中，同一个列表通常保存含义相近的数据，这样更容易理解和处理。
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## 五、列表是有顺序的
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列表中的每个元素都有位置，索引从 `0` 开始：
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```text
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元素： Python FastAPI Django
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正索引： 0 1 2
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负索引： -3 -2 -1
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```
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读取元素：
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```python
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agent_tools = ["Python", "FastAPI", "Django"]
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print(agent_tools[0])
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print(agent_tools[-1])
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```
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输出：
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```text
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Python
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Django
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```
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如果访问不存在的索引，会产生 `IndexError`。
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## 六、列表切片
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列表切片与字符串切片规则相同：包含开始索引，不包含结束索引。
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```python
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agent_tools = ["Python", "FastAPI", "Django", "LangChain"]
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print(agent_tools[0:2])
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print(agent_tools[:3])
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print(agent_tools[2:])
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print(agent_tools[::-1])
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```
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切片返回一个新列表，不会直接修改原列表。
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## 七、列表长度
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使用 `len()` 获取元素数量：
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```python
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agent_tools = ["Python", "FastAPI", "Django"]
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tool_count = len(agent_tools)
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print(tool_count)
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```
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输出为 `3`。
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访问首尾元素前，可以先判断列表是否非空：
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```python
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if agent_tools:
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print(agent_tools[0])
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print(agent_tools[-1])
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else:
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print("工具列表为空")
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```
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空列表在条件中会被当作 `False`。
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## 八、列表是可变的
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字符串不可变，但列表是可变的（Mutable），可以直接修改某个位置的元素：
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```python
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agent_tools = ["Python", "Flask", "Django"]
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agent_tools[1] = "FastAPI"
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print(agent_tools)
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```
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输出：
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```text
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['Python', 'FastAPI', 'Django']
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```
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必须确保索引存在，不能通过一个超出范围的索引直接添加元素。
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## 九、添加元素
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### 9.1 `append()` 追加到末尾
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```python
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agent_tools = ["Python", "FastAPI"]
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agent_tools.append("Django")
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```
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`append()` 每次把一个元素添加到列表末尾。
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### 9.2 `insert()` 插入指定位置
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```python
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agent_tools.insert(1, "Pydantic")
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```
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第一个参数是插入索引，第二个参数是新元素。原来位于该位置及后面的元素会向后移动。
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### 9.3 `extend()` 添加多个元素
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```python
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agent_tools.extend(["LangChain", "OpenAI SDK"])
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```
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`extend()` 会依次加入另一个列表中的元素。
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请比较：
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```python
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agent_tools.append(["LangChain", "OpenAI SDK"])
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```
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`append()` 会把整个列表当作一个元素加入，形成嵌套列表；`extend()` 才是逐个加入多个元素。
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## 十、删除元素
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### 10.1 `remove()` 按内容删除
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```python
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agent_tools.remove("Django")
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```
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`remove()` 删除第一个匹配的元素。如果元素不存在，会产生 `ValueError`。
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安全写法：
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```python
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if "Django" in agent_tools:
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agent_tools.remove("Django")
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```
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### 10.2 `pop()` 按位置删除并返回元素
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```python
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removed_tool = agent_tools.pop()
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```
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不传索引时删除最后一个元素，并把被删除的数据返回。
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```python
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removed_tool = agent_tools.pop(1)
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```
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传入索引时删除指定位置。
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### 10.3 `del` 删除指定位置
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```python
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del agent_tools[0]
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```
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`del` 是 Python 关键字，不会返回被删除的数据。
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### 10.4 `clear()` 清空列表
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```python
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agent_tools.clear()
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```
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执行后列表仍然存在，但元素数量变为 `0`。
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## 十一、查找和统计
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### 11.1 使用 `in`
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```python
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contains_fastapi = "FastAPI" in agent_tools
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```
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### 11.2 `index()` 查找位置
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```python
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if "FastAPI" in agent_tools:
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fastapi_index = agent_tools.index("FastAPI")
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```
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找不到时，`index()` 会产生 `ValueError`，因此可以先使用 `in`。
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### 11.3 `count()` 统计次数
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```python
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python_count = agent_tools.count("Python")
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```
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找不到时返回 `0`，不会报错。
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## 十二、排序和反转
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### 12.1 `sort()` 修改原列表
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```python
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scores = [80, 95, 70, 88]
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scores.sort()
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print(scores)
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```
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默认从小到大排序。
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降序排列：
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```python
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scores.sort(reverse=True)
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```
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英文字符串通常按照字符编码顺序排序，大小写可能影响结果。
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### 12.2 `reverse()` 反转当前顺序
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```python
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agent_tools.reverse()
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```
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`reverse()` 只把当前顺序倒过来，并不按大小重新排序。
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### 12.3 `sorted()` 返回新列表
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```python
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original_scores = [80, 95, 70]
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sorted_scores = sorted(original_scores)
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```
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`sorted()` 返回排序后的新列表，原列表保持不变。
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## 十三、遍历列表
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### 13.1 直接遍历元素
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```python
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for tool in agent_tools:
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print(tool)
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```
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只需要元素时，优先直接遍历，代码最清晰。
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### 13.2 需要索引时使用 `range(len(...))`
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```python
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for index in range(len(agent_tools)):
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print(f"{index + 1}. {agent_tools[index]}")
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```
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只有确实需要修改指定位置或使用索引时，才采用这种方式。
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### 13.3 使用 `enumerate()` 同时取得编号和元素
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```python
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for number, tool in enumerate(agent_tools, start=1):
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print(f"{number}. {tool}")
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```
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`enumerate()` 会同时提供编号和元素，通常比 `range(len(...))` 更易读。
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本课先学会模仿这种常用写法，函数返回多个数据的原理会在后续课程继续讲解。
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## 十四、简单二维列表
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列表中的元素也可以是列表：
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```python
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tool_records = [
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["Python", "基础编程"],
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["FastAPI", "接口开发"],
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["Django", "Web 应用"],
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]
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```
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读取 FastAPI 的用途：
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```python
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print(tool_records[1][1])
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```
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第一个索引选择第二条记录，第二个索引选择该记录中的第二个元素。
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二维列表适合简单表格数据，但真实业务数据常使用字典、对象或数据库表达，将在后续课程学习。
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## 十五、直接赋值与复制
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### 15.1 直接赋值不会创建独立列表
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```python
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original_tools = ["Python", "FastAPI"]
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backup_tools = original_tools
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backup_tools.append("Django")
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print(original_tools)
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print(backup_tools)
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```
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两个变量都会看到 `Django`，因为它们指向同一个列表对象。
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### 15.2 使用 `copy()` 创建浅复制
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```python
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original_tools = ["Python", "FastAPI"]
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backup_tools = original_tools.copy()
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backup_tools.append("Django")
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```
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对于本课这种只包含字符串的简单列表，修改副本不会影响原列表。
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`copy()` 创建的是浅复制（Shallow Copy）。嵌套列表中的共享问题属于进阶内容，本课暂不展开。
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## 十六、方法返回值的常见误区
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下面写法是错误思路：
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```python
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agent_tools = ["Python", "FastAPI"]
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result = agent_tools.append("Django")
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print(result)
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```
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输出为 `None`。`append()`、`sort()`、`reverse()` 等方法直接修改原列表，通常不返回修改后的列表。
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正确观察方式：
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```python
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agent_tools.append("Django")
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print(agent_tools)
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```
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## 十七、运行本课示例
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在 PowerShell 中执行：
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```powershell
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cd D:\Code\Python\01_python基础\1_8_列表
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python lists.py
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```
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示例无需用户输入，会依次展示创建、读取、修改、增删、查询、排序、遍历、二维列表和复制行为。
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## 十八、常见错误
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### 18.1 索引越界
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访问不存在的位置会产生 `IndexError`。访问首尾元素前应确认列表非空。
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### 18.2 删除不存在的元素
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`remove()` 删除不存在的值会产生 `ValueError`，可以先使用 `in` 判断。
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### 18.3 混淆 `append()` 与 `extend()`
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- `append()` 添加一个元素；
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- `extend()` 依次添加多个元素。
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### 18.4 把排序结果赋值回列表
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```python
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agent_tools = agent_tools.sort()
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```
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这会让 `agent_tools` 变成 `None`。应先调用，再读取原列表。
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### 18.5 直接赋值误以为完成复制
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`backup = original` 只是增加另一个变量名，并未创建独立列表。
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## 十九、课堂练习
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打开 `practice.py`，完成“Agent 工具清单管理器”。
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运行命令：
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```powershell
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python practice.py
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```
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练习会要求你完成列表的创建、修改、添加、删除、查询、排序、遍历和复制。
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## 二十、思考题
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1. 列表和字符串在可变性方面有什么区别？
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2. `append()` 与 `extend()` 有什么区别？
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3. `remove()` 与 `pop()` 有什么区别？
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4. `sort()` 与 `sorted()` 对原列表的影响有什么不同？
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||||
5. 为什么访问列表首项前要检查列表是否为空？
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6. 为什么 `backup = original` 不能得到独立副本？
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7. 只需要元素时，为什么优先直接遍历列表？
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## 二十一、本课小结
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- 列表可以保存多个有顺序的数据；
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- 列表索引从 `0` 开始，也支持负索引和切片；
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- 列表是可变对象，可以直接修改元素；
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- `append()`、`insert()`、`extend()` 用于添加；
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- `remove()`、`pop()`、`del`、`clear()` 用于删除；
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- `index()` 和 `count()` 用于查找统计；
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- `sort()` 修改原列表，`sorted()` 返回新列表；
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- `for` 和 `enumerate()` 可以遍历列表；
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- 直接赋值不会创建独立副本，简单列表可使用 `copy()`。
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## 二十二、验收标准
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- [ ] 能创建列表和空列表；
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- [ ] 能使用索引和切片读取列表；
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- [ ] 能修改、添加和删除元素；
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- [ ] 能安全查找指定元素；
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- [ ] 能排序并遍历列表；
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||||
- [ ] 能解释列表可变性；
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- [ ] 能区分直接赋值与 `copy()`；
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||||
- [ ] 能完成并运行 `practice.py`；
|
||||
- [ ] 能回答七道思考题。
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100
01_python基础/1_8_列表/lists.py
Normal file
100
01_python基础/1_8_列表/lists.py
Normal file
@@ -0,0 +1,100 @@
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# 第 1-8 课示例：列表
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#
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# 本文件使用 Agent 开发工具作为统一示例，演示列表的主要操作。
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# 示例无需用户输入，可以直接运行并对照注释观察结果。
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# 一、创建列表并读取元素
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||||
agent_tools = ["Python", "FastAPI", "Django"]
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print(f"完整工具列表：{agent_tools}")
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print(f"工具数量：{len(agent_tools)}")
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||||
print(f"第一个工具：{agent_tools[0]}")
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||||
print(f"最后一个工具：{agent_tools[-1]}")
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||||
# 二、切片返回一个新列表
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backend_tools = agent_tools[1:]
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print(f"后端框架切片：{backend_tools}")
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# 三、修改指定位置的元素
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# 列表是可变对象，可以直接修改已有索引对应的元素。
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agent_tools[2] = "Pydantic"
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||||
print(f"修改后的列表：{agent_tools}")
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# 四、添加元素
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||||
agent_tools.append("Django")
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||||
agent_tools.insert(1, "Git")
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agent_tools.extend(["LangChain", "OpenAI SDK"])
|
||||
print(f"添加后的列表：{agent_tools}")
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# 五、删除元素
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# remove() 按内容删除；pop() 按位置删除并返回被删除的数据。
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||||
if "Git" in agent_tools:
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agent_tools.remove("Git")
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||||
removed_tool = agent_tools.pop()
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||||
print(f"pop() 删除的工具：{removed_tool}")
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||||
print(f"删除后的列表：{agent_tools}")
|
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# 六、查找和统计
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||||
contains_fastapi = "FastAPI" in agent_tools
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||||
fastapi_index = agent_tools.index("FastAPI")
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||||
python_count = agent_tools.count("Python")
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||||
print(f"是否包含 FastAPI：{contains_fastapi}")
|
||||
print(f"FastAPI 的索引：{fastapi_index}")
|
||||
print(f"Python 出现次数：{python_count}")
|
||||
|
||||
|
||||
# 七、排序和反转
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||||
# sorted() 返回新列表，不改变原列表。
|
||||
sorted_tools = sorted(agent_tools)
|
||||
print(f"原列表：{agent_tools}")
|
||||
print(f"排序后的新列表：{sorted_tools}")
|
||||
|
||||
# reverse() 直接修改当前列表顺序。
|
||||
agent_tools.reverse()
|
||||
print(f"反转后的原列表：{agent_tools}")
|
||||
|
||||
|
||||
# 八、直接遍历元素
|
||||
for tool in agent_tools:
|
||||
print(f"正在学习：{tool}")
|
||||
|
||||
|
||||
# 九、使用 enumerate() 同时取得编号和元素
|
||||
for number, tool in enumerate(agent_tools, start=1):
|
||||
print(f"{number}. {tool}")
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# 十、简单二维列表
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# 每条内部列表保存工具名称和用途。
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tool_records = [
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["Python", "基础编程"],
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["FastAPI", "接口开发"],
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["Django", "Web 应用"],
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]
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for record in tool_records:
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print(f"工具：{record[0]}，用途：{record[1]}")
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# 十一、直接赋值与复制
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# alias_tools 和 original_tools 指向同一个列表。
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original_tools = ["Python", "FastAPI"]
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alias_tools = original_tools
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alias_tools.append("Django")
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print(f"直接赋值后的原列表：{original_tools}")
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print(f"直接赋值后的别名列表：{alias_tools}")
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# copy() 为简单列表创建独立副本。
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copied_tools = original_tools.copy()
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copied_tools.append("LangChain")
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print(f"复制后保持不变的原列表：{original_tools}")
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print(f"修改后的副本：{copied_tools}")
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95
01_python基础/1_8_列表/practice.py
Normal file
95
01_python基础/1_8_列表/practice.py
Normal file
@@ -0,0 +1,95 @@
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# 第 1-8 课课堂练习：Agent 工具清单管理器
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#
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# 完成要求：
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# 1. 根据注释完成列表的创建、修改、添加、删除、查询、排序和复制。
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# 2. 使用有意义的英文蛇形变量名。
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# 3. 调用 remove() 或 index() 前先判断元素是否存在。
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# 4. 不要删除题目注释。
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# 5. 完成后运行本文件并核对预期结果。
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# 练习一：创建列表 agent_tools，初始元素依次为：
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# "Python"、"FastAPI"、"Django"。
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# 练习二：输出以下信息：
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# 1. 完整列表；
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# 2. 元素数量；
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# 3. 第一个元素；
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# 4. 最后一个元素。
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# 访问首尾元素前，先使用 if 判断 agent_tools 是否非空。
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# 练习三：使用 append() 在末尾添加 "LangChain"。
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# 再使用 insert() 在索引 1 的位置插入 "Git"。
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# 练习四：使用 extend() 一次添加两个工具：
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# "Pydantic" 和 "OpenAI SDK"。
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# 练习五：把原列表中的 "Django" 修改为 "Django REST Framework"。
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# 提示：先使用 in 判断是否存在，再使用 index() 得到位置，最后按索引修改。
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# 练习六：删除工具 "Git"。
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# 先使用 in 判断，存在时再调用 remove()。
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# 练习七：使用 pop() 删除列表最后一个元素。
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# 将被删除的工具保存到 removed_tool，并输出该变量。
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# 练习八：完成以下查询：
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# 1. 判断是否包含 "FastAPI"，保存到 contains_fastapi；
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# 2. 统计 "Python" 出现次数，保存到 python_count；
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# 3. 如果包含 "FastAPI"，获取其索引并保存到 fastapi_index；
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# 4. 如果不包含 "FastAPI"，让 fastapi_index 保存 -1。
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# 练习九：使用 sort() 对 agent_tools 原地排序。
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# 输出排序后的列表。
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# 练习十：使用 enumerate(agent_tools, start=1) 遍历工具列表。
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# 按照“1. FastAPI”这样的格式输出编号和工具名称。
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# 练习十一：创建独立副本 backup_tools。
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# 使用 copy() 复制 agent_tools，再向 backup_tools 添加 "Docker"。
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# 分别输出 agent_tools 和 backup_tools，确认原列表没有新增 Docker。
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# 练习十二：创建一个简单二维列表 tool_records：
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# 第一条记录：["Python", "基础编程"]
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# 第二条记录：["FastAPI", "接口开发"]
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# 第三条记录：["Django", "Web 应用"]
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# 使用 for 遍历，输出每个工具的名称和用途。
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# 练习十三：使用字符串乘法输出 30 个等号，再输出最终管理报告：
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# 1. 最终 agent_tools；
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# 2. 工具数量；
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# 3. contains_fastapi；
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# 4. fastapi_index；
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# 5. python_count；
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# 6. removed_tool；
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# 7. backup_tools。
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# 预期操作过程：
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# 初始列表：Python、FastAPI、Django
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# 添加 LangChain
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# 在索引 1 插入 Git
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# 添加 Pydantic 和 OpenAI SDK
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# 将 Django 修改为 Django REST Framework
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# 删除 Git
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# pop() 删除最后一个 OpenAI SDK
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# 对剩余工具排序
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# 复制后只在副本中添加 Docker
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# 完成后进行自查：
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# 1. append()、insert() 和 extend() 是否按要求使用；
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# 2. remove() 和 index() 前是否判断元素存在；
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# 3. pop() 返回值是否保存到 removed_tool；
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# 4. sort() 后列表是否按默认顺序排列；
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# 5. enumerate() 的编号是否从 1 开始；
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# 6. 修改 backup_tools 是否没有影响 agent_tools；
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# 7. 二维列表是否能正确输出工具名称和用途。
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