为什么在Python中从列表末尾索引时，索引从-1开始（而不是从0开始）？

Question

list = ["a", "b", "c", "d"]
print(list[3]) # Number 3 is "d"

print(list[-4]) # Number -4 is "a"

- abraham

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不要将“list”用作变量名，它是一个标准类的名称。 - Barmar

它不是从1开始，而是从-1开始。?!? - Thomas Weller

这个页面应该在某处提到模算术... - Nacht

应该写成“而不是-0”吗？由于从起始位置进行索引时从0开始，因此很明显它不能从末尾处为0，所以我认为作者的意思是-0。 - Raimund Krämer

你有尝试访问索引0吗？ - jpmc26

有一个非常简单的方法可以理解为什么“-1”是字符串的最后一个字符的引用。字符串的结尾指向字符串的右侧（超过了最后一个字符），因此“-1”向左移动一个字符，现在指向最后一个字符的开头。这与“0”引用字符串的开头完全对称，“0”指向第一个字符的左侧，因此使用索引0获取下一个字符，即字符串的第一个字符。 - david marcus

Answer 1

换句话来说，因为-0等于0，如果从0开始向后索引，会让解释器感到模棱两可。

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如果你对-感到困惑，想要另一种更易理解的方式向后索引，可以尝试使用~，它是正向索引的镜像：

arr = ["a", "b", "c", "d"]
print(arr[~0])   # d
print(arr[~1])   # c

~ 的典型用法是像“交换镜像节点”或“在排序列表中找到中位数”：

"""swap mirror node"""
def reverse(arr: List[int]) -> None:
    for i in range(len(arr) // 2):
        arr[i], arr[~i] = arr[~i], arr[i]

"""find median in a sort list"""
def median(arr: List[float]) -> float:
    mid = len(arr) // 2
    return (arr[mid] + arr[~mid]) / 2

"""deal with mirror pairs"""
# verify the number is strobogrammatic, strobogrammatic number looks the same when rotated 180 degrees
def is_strobogrammatic(num: str) -> bool:
    return all(num[i] + num[~i] in '696 00 11 88' for i in range(len(num) // 2 + 1))

~实际上是一种反码和补码的数学技巧，在某些情况下更容易理解。

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关于是否应该使用像~这样的Python技巧的讨论：

我认为，如果是自己维护的代码，可以使用任何技巧来避免潜在的错误或更轻松地实现目标，因为可能具有更高的可读性和可用性。但在团队合作中，避免使用“过于聪明”的代码，可能会给同事们带来麻烦。

例如，这里是Stefan Pochmann的一个简洁代码，用于解决这个问题。我从他的代码中学到了很多东西。但有些只是为了好玩，太过hackish难以使用。

# a strobogrammatic number is a number that looks the same when rotated 180 degrees (looked at upside down)
# find all strobogrammatic numbers that are of length = n
def findStrobogrammatic(self, n):
    nums = n % 2 * list('018') or ['']
    while n > 1:
        n -= 2
        # n < 2 is so genius here
        nums = [a + num + b for a, b in '00 11 88 69 96'.split()[n < 2:] for num in nums]
    return nums

如果你感兴趣，我已经总结了类似这样的Python技巧。

- recnac

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评论不适合进行长时间的讨论；此对话已被移至聊天室。 - Samuel Liew

你能提供一下 Stefan 代码解决的问题的描述吗？我不想在 LeetCode 上注册才能访问那些信息。答案包含所有相关细节也是很好的。 - Konrad

问题描述：一个镜像数是指在旋转180度后看起来与原来相同的数字（倒过来看）。找出所有长度为n的镜像数。Stefan代码的关键点：第一行，如果nums是奇数，则中间将为'018'，我们将在while循环中添加左侧和右侧的对，但我们应该考虑数字不能以'0'开头，因此在此处使用n<2。只需5行即可解决复杂问题。@Konrad - recnac

使用者不应该使用这种方法。你仍然需要理解从末尾进行索引的负数索引的基本用法。这只是更进一步的混淆。 - Paddy3118

Answer 2

list[-1]

是“short hand”的简写形式：

list[len(list)-1]

len(list) 部分是隐含的。这就是为什么 -1 是最后一个元素。对于任何负数索引都适用——从 len(list) 减去的部分总是隐含的。

- rdas

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我认为这个答案比被采纳的那个更好。 - user10658544

请注意，list[-n]和list[len(list)-n]仅在n的取值范围为1到len(list)之间时是等效的。当进行切片而不是索引时，这一点变得尤为重要。 - plugwash

Answer 3

这是我使用的助记方法。它只是一种解决方法，但它有效。

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不要把它们看作索引，而是将它们视为一个循环列表上的偏移量。

我们以列表 x = [a,b,c,d,e,f,g,h] 为例，考虑 x[2] 和 x[-2]：

你从偏移量零开始。如果你向前移动两步，你会从 a 移动到 b (0 到 1)，然后从 b 移动到 c (1 到 2)。

如果你向后移动两步，你会从 a 移动到 h (0 到 -1)，然后从 h 移动到 g (-1 到 -2)。

- T. Sar

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考虑a[2]和a[-2]，a是列表还是列表的一个元素？ - detly

"a" 是一个假设列表，其中包含值 a-h！我会澄清的！ - T. Sar

请注意与模算术的相似之处。 - Code-Apprentice

Answer 4

因为在Python中-0等于0。
用0可以获取列表的第一个元素，
用-1可以获取列表的最后一个元素。

list = ["a", "b", "c", "d"]
print(list[0]) # "a"
print(list[-1]) # d

你也可以将其视为“list [len（list）-x]”的速记，其中x是从后面计算元素位置。仅当0 < -（- x）< len（list）时，此方法才有效。

print(list[-1]) # d
print(list[len(list) - 1]) # d
print(list[-5]) # list index out of range
print(list[len(list) - 5]) # a

- Ashish

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我认为在大多数情况下，“-0”就等同于“0”。 - Koray Tugay

除了浮点数外，其他情况都适用。 - Barmar

我猜现在不再是 0 了。@Barmar - Koray Tugay

@KorayTugay 是的。二进制表示法是全0偶数。浮点数也只是多了一个0，其中符号位为1。 - curiousdannii

有些架构中，即使对于整数值（符号和大小），0和-0也是不同的值。然而我不认为目前市面上有任何处理器使用这种表示方法。 - Martin Bonner supports Monica

Answer 5

这个习语可以使用模算法进行证明。我们可以将索引看作是指向列表中一个单元格的索引，该列表是通过向前步进 i 个元素而获得的。-1 指向列表的最后一个元素，是这种自然推广的一种形式，因为如果我们从列表开头向后走一步，就会到达列表的最后一个元素。

对于任何列表xs和索引i，无论是正数还是负数，表达式

xs[i]

将与下面的表达式具有相同的值或产生 IndexError:

xs[i % len(xs)]

最后一个元素的索引是 -1 + len(xs)，它与 len(xs) 取模等于 -1。例如，在长度为 12 的数组中，最后一个元素的索引为 11，11 对于 12 取模等于 -1。

在 Python 中，数组更常用作 线性 数据结构而不是 环形 数据结构，所以索引大于 -1 + len(xs) 或小于 -len(xs) 都会越界，因为很少需要，并且如果数组的大小发生变化，效果会非常反直觉。

- Greg Nisbet

Answer 6

另一个解释：

你的手指指向第一个元素。索引决定了你将手指向右移动多少个位置。如果索引是负数，则将手指向左移动。

当然，你不能从第一个元素向左移动，所以向左的第一步会绕到最后一个元素。

- Oscar

Answer 7

您可以这样直观地理解它

steps= ["a", "b", "c", "d"]

假设你从 a 开始走到 d，a 是你的起点（或你的家），所以标记为 0（因为你还没有移动）。

第一步到 b，第二步到 c，最后到达 d。

那么现在你从 d 回到 a（或从办公室回家）。你的家是 0，因为你的家人住在那里，所以你的办公室不能是 0。它是你的最后一个停留地点。

所以当你回家时，d 是你离开家的最后一个停靠点，c 是前一个停靠点...

- AbstProcDo

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“d是最后的第一个起点，c是最后的第二个。” 这句话有点难理解，您能详细说明一下吗？ - Raimund Krämer

这里的 last 指的是结束或最终，而不是最近的。@RaimundKrämer - AbstProcDo