feat(python基础): 新增列表教学课程
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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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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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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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### 4.2 创建空列表
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```python
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agent_tools = []
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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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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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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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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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输出:
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Python
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Django
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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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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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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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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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输出:
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['Python', 'FastAPI', 'Django']
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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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`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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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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`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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`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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`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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### 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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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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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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`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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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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### 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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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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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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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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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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`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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`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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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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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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`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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读取 FastAPI 的用途:
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```python
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print(tool_records[1][1])
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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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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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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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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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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`;
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- [ ] 能回答七道思考题。
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100
01_python基础/1_8_列表/lists.py
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100
01_python基础/1_8_列表/lists.py
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@@ -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"])
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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}")
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print(f"FastAPI 的索引:{fastapi_index}")
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print(f"Python 出现次数:{python_count}")
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# 七、排序和反转
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# sorted() 返回新列表,不改变原列表。
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sorted_tools = sorted(agent_tools)
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print(f"原列表:{agent_tools}")
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print(f"排序后的新列表:{sorted_tools}")
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# reverse() 直接修改当前列表顺序。
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agent_tools.reverse()
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print(f"反转后的原列表:{agent_tools}")
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# 八、直接遍历元素
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for tool in agent_tools:
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print(f"正在学习:{tool}")
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# 九、使用 enumerate() 同时取得编号和元素
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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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# 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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@@ -68,6 +68,9 @@
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5. 不得擅自删除、覆盖学习者已有的练习代码。
|
5. 不得擅自删除、覆盖学习者已有的练习代码。
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6. 如果学习者的代码存在问题,应先解释原因,再提出修改方案。
|
6. 如果学习者的代码存在问题,应先解释原因,再提出修改方案。
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||||||
7. 删除文件、覆盖学习者已有内容、大范围重构或执行其他可能难以恢复的操作前,仍须先说明影响并取得学习者确认。
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7. 删除文件、覆盖学习者已有内容、大范围重构或执行其他可能难以恢复的操作前,仍须先说明影响并取得学习者确认。
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8. 课程文档和代码默认只写入本地工作区,不自动执行 Git 暂存或提交。
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9. 只有学习者明确说“提交”时,才能执行 `git add` 和本地 `git commit`。
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10. 本项目只创建本地提交,不执行 `git push`,除非学习者以后重新明确授权推送。
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## 七、目录规划规范
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## 七、目录规划规范
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10
README.md
10
README.md
@@ -189,11 +189,11 @@ Python/
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## 当前学习进度
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## 当前学习进度
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- 当前阶段:第一阶段——Python 基础语法。
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- 当前阶段:第一阶段——Python 基础语法。
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- 当前课程:`1_7_字符串`。
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- 当前课程:`1_8_列表`。
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- 当前状态:第七课学习中。
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- 当前状态:第八课学习中。
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- 已完成课程:`1_1_hello_world` 至 `1_6_循环`。
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- 已完成课程:`1_1_hello_world` 至 `1_7_字符串`。
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- 已创建课程目录:`01_python基础/1_1_hello_world/` 至 `01_python基础/1_7_字符串/`。
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- 已创建课程目录:`01_python基础/1_1_hello_world/` 至 `01_python基础/1_8_列表/`。
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- 下一步:阅读第七课讲义、运行字符串示例并完成课堂练习。
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- 下一步:阅读第八课讲义、运行列表示例并完成课堂练习。
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## 建议环境
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## 建议环境
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117
docs/superpowers/specs/2026-07-27-第八课列表-design.md
Normal file
117
docs/superpowers/specs/2026-07-27-第八课列表-design.md
Normal file
@@ -0,0 +1,117 @@
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# 第八课“列表”教学设计
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## 一、设计目标
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第八课面向已经掌握字符串、条件判断和循环的零基础学习者,目标是让学习者理解“一个变量保存多个有序数据”的需求,并能够使用列表完成基础数据管理。
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本课只讲列表,不讲元组。元组调整为独立的第九课。列表推导式保留到 Python 进阶阶段,避免本课知识密度过高。
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## 二、课程目录
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```text
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01_python基础/1_8_列表/
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├── README.md
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├── lists.py
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└── practice.py
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```
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- `README.md`:中文讲义、运行方法、常见错误、练习说明和验收标准。
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- `lists.py`:带有详细中文注释的可运行示例。
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|
- `practice.py`:只包含题目和提示,不预填答案。
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## 三、知识范围
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本课覆盖:
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1. 创建列表和空列表;
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2. 列表索引、负索引与切片;
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3. 使用 `len()` 获取元素数量;
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4. 修改指定位置的元素;
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5. 使用 `append()`、`insert()` 添加元素;
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6. 使用 `remove()`、`pop()` 和 `del` 删除元素;
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7. 使用 `in` 判断成员;
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8. 使用 `index()`、`count()` 查找和统计;
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9. 使用 `sort()`、`reverse()` 排序和反转;
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10. 使用 `for` 遍历列表;
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11. 使用 `range(len(...))` 在确实需要索引时遍历;
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12. 简单认识二维列表;
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13. 理解列表可变性;
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14. 区分直接赋值与浅复制列表的基础行为。
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本课不覆盖:
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- 元组;
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- 列表推导式;
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- 深复制;
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- 复杂排序键;
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- 列表内部实现与性能分析。
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## 四、教学顺序
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课程按照“读取 → 修改 → 增删 → 查询 → 排序 → 遍历 → 复制”的顺序推进。
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先使用字符串索引和切片作为已有知识连接点,再说明字符串不可变而列表可变。随后通过 Agent 工具名称列表演示列表的常见操作,最后介绍直接赋值导致两个变量引用同一个列表的现象。
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## 五、示例程序
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`lists.py` 使用 Agent 开发工具清单作为统一业务背景,依次演示:
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- 读取第一个和最后一个工具;
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- 取得列表切片;
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- 修改工具名称;
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- 添加和删除工具;
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- 查询某工具是否存在;
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- 排序并遍历工具;
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- 使用二维列表表示工具名称与用途;
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- 对比直接赋值和 `copy()` 的结果。
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示例不要求用户输入,确保可以直接运行并稳定复现结果。
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## 六、课堂练习
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`practice.py` 的项目名称为“Agent 工具清单管理器”。
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练习要求学习者:
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1. 创建初始工具列表;
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2. 输出长度、首项和末项;
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3. 添加两个工具;
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4. 在指定位置插入工具;
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5. 修改一个元素;
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6. 判断并删除指定工具;
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7. 使用 `pop()` 取得被删除的数据;
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8. 对列表排序;
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9. 遍历并输出编号;
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10. 统计指定工具出现次数;
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11. 创建列表副本并验证修改副本不影响原列表;
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12. 输出最终管理报告。
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练习文件只提供中文注释、测试数据和预期核心结果,不包含参考答案。
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## 七、错误处理边界
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本课在调用 `remove()` 和 `index()` 前先使用 `in` 判断,避免因元素不存在产生 `ValueError`。
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访问首尾元素前应确认列表非空。复杂异常处理将在后续课程讲解,本课使用条件判断保护常见边界。
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## 八、验证方式
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创建课程后执行:
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```powershell
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python lists.py
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python practice.py
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```
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验收要求:
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- `lists.py` 正常退出且输出覆盖所有主要列表操作;
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- 空白 `practice.py` 可以正常执行;
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- `practice.py` 不包含非注释答案;
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- 根目录 `README.md` 的当前课程更新为 `1_8_列表`;
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- 不创建 `1_9_元组` 目录;
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- 不修改第六、七课文件。
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## 九、后续课程调整
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第九课单独讲解元组,重点包括创建、单元素元组、索引切片、不可变性、解包和适用场景。字典、集合及后续课程编号依次顺延,实际目录仍按照学习进度逐课创建。
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Reference in New Issue
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