串列：一排有編號的格子

💡 先搞懂問題

假設你在辦公室幫同事訂便當。學過第 2 課的變數（variable，貼在資料上的名字標籤）之後，第一個想法可能是一份取一個名字：order1 = "雞腿飯"、order2 = "排骨飯"、order3 = "魚排飯"。三份還好，可是今天有 23 個人訂，明天又多 2 個人；你想問「總共幾份」「第 5 份是什麼」「把最後一份取消」，每一件事都得一個名字一個名字去改程式。資料一多，這種寫法就撐不下去了。

Python 的解法是串列（list）：把一串資料依序放進同一個物件裡，整串只要一個名字。寫法是用方括號把值框起來、中間用逗號隔開，例如 orders = ["雞腿飯", "排骨飯", "魚排飯"]。串列裡的每一個值叫做元素（element，也常叫 item），每個元素都有一個位置編號，叫做索引（index），從 0 開始。第 4 課學過字串的索引，串列用的是同一套規則：orders[0] 是第一份、orders[-1] 是最後一份。

想像茶水間有一排置物櫃，整排掛著一張名牌「orders」，每一格門上漆著編號。要拿第 1 號櫃的東西，報編號就好；1 號櫃換放別的便當，整排櫃子還是同一排；來了新的便當，就在最右邊加裝一格。這一排置物櫃，就是串列。

到這裡都還算直覺。新手真正卡住的，是下面這種情況：你把媽媽的購物清單「交給」爸爸，寫成 dad = mom，接著在 dad 加了一項「吐司」，結果印出 mom 也多了吐司。很多人第一次看到會以為 Python 出錯了，其實它完全照規則在做事，只是這條規則和「交給別人一份影本」的直覺不同。

回想第 2 課的說法：名字是標籤，不是箱子。dad = mom 的意思是「把 dad 這張標籤也貼到 mom 貼著的那個物件上」，並沒有複製出第二份清單。這件事在整數、字串身上不會出問題，因為它們不能被修改；串列卻可以就地修改（in-place，直接改同一個物件的內容），所以兩張標籤貼在同一個串列上時，從任何一張標籤去改，另一張都看得到。

要分清楚的其實只有一件事：這一行是在「改物件」，還是在「動名字」。dad.append("吐司")、dad[0] = "豆漿" 這類寫法是對物件本身動手，貼在那個物件上的每一個名字都會看到變化；dad = ["咖啡"] 則是先做出一個新串列，再把 dad 這張標籤撕下來改貼過去，原本的串列一點都沒變，mom 自然也不受影響。

🎮 互動實驗室一：一格一格看串列怎麼變

按「下一步 ▶」讓 Python 執行一行，再看右邊的記憶體：左欄是名字，右欄是物件，箭頭是「名字貼在哪個物件上」。串列的每一格下方有紫色的索引。遇到 🤔 問題時先選答案，再按下一步看電腦怎麼做（自動播放也會在這裡停下來）。右上角的選單可以切換三段程式：基本操作、排序、超出範圍的錯誤。

🎮 互動實驗室二：兩個名字、一個串列

這是整個零基礎系列最重要的一段記憶體動畫。同一段購物清單程式有三種寫法，只差第 2 行：dad = mom、dad = mom.copy()、dad = mom[:]。先用預設的第一種從頭走一遍，再用右上角的選單切換另外兩種，比較右邊的物件數量和箭頭。播放器下方的提示框會一直告訴你：此刻 mom 和 dad 是不是貼在同一個物件上。

再往下一層：串列裡放串列

串列的格子可以放任何物件，包括另一個串列，這叫巢狀串列（nested list），常用來表示表格：外層每一格是一列，內層是那一列的欄位。下面的程式把「總店菜單」做成兩格，第 0 格是飲料、第 1 格是甜點，再用 copy() 複製給分店。注意看右邊：外層格子裡畫的是小圓點，箭頭從圓點伸出去，指向內層串列。copy() 只會做出新的外層，格子裡的箭頭照抄，這就是淺複製（shallow copy）。切換到第二種寫法，看看把內層也各自複製之後有什麼不同。

🎮 互動實驗室三：先猜再看，12 張預測輸出卡

每張卡是一小段程式。先在腦中畫出名字、物件和箭頭，再選你認為會印出的結果；選完會顯示 Python 3.13 實際執行的輸出和原因。選項順序每次重來都會打亂。

📘 原理補完

1. 正式名稱

Python 官方文件把串列（list）歸類為可變序列（mutable sequence）：「序列」代表元素有固定的先後順序、可以用索引取值，字串和元組也是序列；「可變」代表建立之後還能就地修改內容，這是串列和字串、元組最大的差別。串列可以放任何型別的物件，同一個串列裡混放數字和字串也可以，不過實務上通常放同一類資料，處理起來比較單純。

orders.append("咖哩飯") 這種「物件後面接一個點，再接名稱和括號」的寫法，是在呼叫這個物件的方法（method）。方法就是屬於某種物件的函式：append、insert、pop、remove、sort、copy 都是串列的方法，只有串列能這樣用；len()、sorted() 則是內建函式（built-in function），把串列當成括號裡的材料交給它。函式怎麼自己寫，第 9 課會講。

2. 常用操作一覽

看懂一個串列操作，要問三件事：它會不會改到原本的串列、它交回來（回傳，return）什麼、什麼情況下會出錯。下表的 a 是一個串列，i 是索引，v 是一個值。

insert 和 pop(i) 有一個容易忽略的副作用：從中間插入或拿走一格，後面所有元素的索引都會跟著變。如果你先記下「雞腿飯在 0 號」，接著在最前面插了一份素食便當，再用 0 號去拿，拿到的已經是素食便當了。

3. sort() 與 sorted()：一個改原物件，一個做新物件

串列的方法有一個共同的習慣：會就地修改串列的方法，回傳值都是 None（None 是 Python 表示「沒有值」的特殊物件）。append、insert、remove、sort 都是這樣。設計的用意是提醒你「東西已經改在原本的串列上了，不要再去接回傳值」。偏偏新手很常寫 prices = prices.sort()，等於把 prices 改貼到 None，排好的串列反而沒有名字可以找到。想要「原本的不動、另外拿一份排好的」，就用內建函式 sorted()。兩者都可以加 reverse=True 改成由大到小。

4. 切片會做出新串列

第 4 課的字串切片規則在串列上完全一樣：a[start:stop:step] 從 start 取到 stop 的前一格，省略 start 代表從頭、省略 stop 代表到尾，超出範圍不會報錯。差別在於串列可以修改，所以「切片得到的是新物件」這件事變得很重要：改切片出來的串列，不會影響原本的串列。a[:] 是「從頭切到尾」，結果就是一份淺複製，效果和 a.copy() 相同。

5. 共用、複製與淺複製

整理成三條規則就夠用了。第一，= 永遠不會複製，只是讓左邊的名字貼到右邊算出來的物件上。第二，想要一份互不影響的串列，用 a.copy()、a[:] 或 list(a)，三者都會做出新的外層串列。第三，這些都是淺複製：新串列的格子照抄原本的箭頭，所以格子裡如果是另一個串列，兩邊仍然共用那個內層串列。格子裡是數字或字串時不會有問題，因為它們不能被修改，共用也無妨。

要連內層一起分開，最直接的寫法是把每個內層也各自複製，就像實驗室二的第二種寫法；以後學到 import（模組的匯入）之後，也可以用標準函式庫的 copy.deepcopy() 一次複製到底。

6. 元組 tuple：不能修改的串列

元組（tuple）用圓括號建立，例如 point = (25.03, 121.56)。它和串列一樣有順序、可以用索引和切片、可以 len() 和 in，但建立之後不能修改：沒有 append、remove、sort 這些方法，point[0] = 0 會得到 TypeError。適合放「一組固定在一起、不該被改動」的值，例如經緯度、日期的年月日。只有一個元素的元組要寫逗號 (5,)，因為 (5) 只是加了括號的整數 5。

不能修改還有一個好處：元組可以當作下一課字典的「鍵」，串列不行，原因第 6 課會說明。要提醒的是，元組的「不能修改」只管它自己的格子：如果元組的某一格指向一個串列，那個串列本身仍然可以 append。

7. 常見錯誤長什麼樣子

以下是 Python 3.13 實際執行的錯誤畫面（在你的電腦上，File 後面會是完整的檔案路徑）。讀法是從最後一行往上看：最後一行告訴你錯誤類型與原因，上面指出是哪一行，~ 與 ^ 標出出問題的那一段。第 10 課會專門練習讀錯誤訊息。

讀取超出範圍：三個元素的串列，索引只到 2。

Traceback (most recent call last):
  File "main.py", line 2, in <module>
    print(scores[3])
          ~~~~~~^^^
IndexError: list index out of range

指派超出範圍：串列不會因為你指派到不存在的格子就自動加長，要加長請用 append。注意訊息多了 assignment 這個字。

Traceback (most recent call last):
  File "main.py", line 2, in <module>
    box[3] = 4
    ~~~^^^
IndexError: list assignment index out of range

remove 找不到：remove 依值刪除，值不存在就報 ValueError。不確定有沒有時，可以先用 in 檢查（搭配第 7 課的 if）。

Traceback (most recent call last):
  File "main.py", line 2, in <module>
    tags.remove("java")
    ~~~~~~~~~~~^^^^^^^^
ValueError: list.remove(x): x not in list

修改元組：

Traceback (most recent call last):
  File "main.py", line 2, in <module>
    point[0] = 5
    ~~~~~^^^
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

接了 sort() 的回傳值：todo = todo.sort() 之後 todo 已經是 None，下一行再 append，錯誤訊息說「NoneType 物件沒有 append 這個屬性」。看到 NoneType，先回頭找是不是哪裡接了一個回傳 None 的方法。

Traceback (most recent call last):
  File "main.py", line 3, in <module>
    todo.append("洗衣")
    ^^^^^^^^^^^
AttributeError: 'NoneType' object has no attribute 'append'

另外，對空串列 pop() 會得到 IndexError: pop from empty list。

8. 兩段完整範例

第一段是待辦清單，把這一課的基本操作串起來；註解裡的輸出都是實際執行的結果。

todo = ["回信", "訂會議室"]           # 建立串列：兩個待辦事項
todo.append("繳電話費")               # append：加到最後面
todo.insert(0, "交週報")              # insert：插到索引 0，其他項目往後挪一號
print(todo)                           # ['交週報', '回信', '訂會議室', '繳電話費']
print(len(todo), todo[1], todo[-1])   # 4 回信 繳電話費
done = todo.pop(0)                    # pop(0)：拿走索引 0 的項目，並把它交回來
print("完成：", done)                 # 完成： 交週報
todo.remove("訂會議室")               # remove：依「值」刪除第一個符合的項目
print("訂會議室" in todo)             # False：in 檢查串列裡有沒有這個值
first = todo[0:1]                     # 切片：做出一個新串列
print(first, todo)                    # ['回信'] ['回信', '繳電話費']

第二段把共用、複製、淺複製和元組放在一起，建議先自己預測每個 print，再對照註解。

base = ["白飯", "青菜"]               # 套餐的基本配菜
lunch = base                          # 沒有複製：兩個名字貼在同一個串列上
lunch.append("滷蛋")                  # 就地修改這個共用的串列
print(base)                           # ['白飯', '青菜', '滷蛋']：base 也看得到
dinner = base.copy()                  # copy()：做出另一個新串列
dinner.remove("滷蛋")                 # 只改到 dinner 那一個
print(base, dinner)                   # ['白飯', '青菜', '滷蛋'] ['白飯', '青菜']
print(lunch is base, dinner is base)  # True False
table = [[1, 2], [3, 4]]              # 巢狀串列：外層 2 格，各指向一個內層串列
backup = table.copy()                 # 淺複製：只做出新的外層
backup[0][0] = 99                     # 改的是兩邊共用的內層串列
print(table)                          # [[99, 2], [3, 4]]：table 也變了
point = (25.03, 121.56)               # 元組 tuple：建立後不能修改
print(point[0], len(point))           # 25.03 2

9. 以後會在哪裡遇到

讀 AI 或資料分析的範例程式時，串列到處都是：一批要送進模型的句子、一串模型的預測結果、二維的巢狀串列當成一張小表格。NumPy 的陣列和 pandas 的表格也沿用索引與切片的寫法，但有一點正好相反：NumPy 陣列的切片不會複製資料，改切片會改到原陣列，地圖上的「索引、切片與 view／copy」節點有詳細說明。不管換到哪個套件，先問「這一行是在改物件，還是做出新物件」，就不容易被嚇到。

✅ 自我檢測

6 題，每題的答案都用 Python 3.13 實際執行確認過。選完立刻顯示對錯與解析，全部作答後會出現總分。目前得分：0 / 6

items = ["筆", "尺", "膠帶"]
print(items[-2], len(items))

box = [1, 2, 3]
box.append(4)
box[4] = 5
print(box)

a = [1, 2, 3]
b = a
a = [7, 8]
print(b)

x = [5, 2, 8]
x = x.sort()
print(x)

t = [[0, 0], [0, 0]]
u = t[:]
u[1][0] = 7
print(t)

nums = [3, 1, 2]
first = nums[0:1]
nums.sort()
print(first, nums[0])