面试题：Python嵌套结构中负数索引的综合应用

Question

给定一个嵌套列表nested_list = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]，要求通过负数索引获取子列表[4, 5, 6]中的数字5，并将其替换为55。然后，将整个嵌套列表反转（包括子列表顺序和子列表内元素顺序），请编写代码实现并详细解释在每一步中负数索引是如何起作用的，以及这种操作在实际项目场景中的可能应用。

Answer 1

以下是Python代码实现：

nested_list = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]
# 使用负数索引获取子列表[4, 5, 6]中的数字5并替换为55
nested_list[-2][1] = 55
# 反转整个嵌套列表，包括子列表顺序和子列表内元素顺序
nested_list.reverse()
for sublist in nested_list:
    sublist.reverse()
print(nested_list)

负数索引解释

1. 获取并替换数字5：
   • nested_list[-2]：在Python中，负数索引表示从列表末尾开始计数。-1 表示列表的最后一个元素，-2 表示倒数第二个元素。所以 nested_list[-2] 选择了子列表 [4, 5, 6]。
   • nested_list[-2][1]：这一步在已经选择的子列表 [4, 5, 6] 中，使用正数索引 1 来选择第二个元素，即 5，并将其替换为 55。
2. 反转操作：
   • nested_list.reverse()：这一步使用 reverse() 方法反转整个嵌套列表的顺序，负数索引在这一步主要体现在概念上，我们从列表末尾开始重新排列列表元素。
   • for sublist in nested_list: sublist.reverse()：对于嵌套列表中的每个子列表，reverse() 方法再次被调用，这里同样可以从负数索引的角度理解为从子列表末尾开始重新排列子列表内的元素。

实际项目场景应用

1. 图形处理：在处理二维图像数据时，图像可以表示为一个二维数组（类似嵌套列表）。如果需要对图像的某一部分进行修改，例如修改特定区域的像素值，负数索引可以方便地定位到特定行和列。反转操作可以用于图像的水平或垂直翻转。
2. 矩阵运算：在数学和科学计算中，矩阵经常用嵌套列表表示。负数索引可用于选择矩阵的特定行或列进行操作，而反转操作可能用于矩阵转置等相关计算。