Почему в Python индекс списка начинается с нуля?

В Python, как и во многих других языках программирования (C, C++, Java), индекс списка начинается с нуля по нескольким причинам:

1. Соответствие представлению в памяти: В памяти элементы списка хранятся последовательно. Адрес первого элемента принимается за базовый. Адрес любого другого элемента вычисляется как базовый адрес плюс смещение. Если индекс начинается с нуля, смещение для i-го элемента равно i * размер_элемента. Это упрощает и ускоряет доступ к элементам.

2. Математическая согласованность: Диапазоны часто представляют как [начало, конец). Интервал [0, n) содержит ровно n элементов с индексами от 0 до n-1. Это естественным образом соответствует списку из n элементов, где первый имеет индекс 0, а последний — n-1.

3. Сокращение кода: Вычисления смещения с нулевым индексом требуют меньше операций.

   Допустим, нам нужен элемент с индексом i:

   • Если индекс с нуля: адресс_базовый + i * размер_элемента
   • Если индекс с единицы: адресс_базовый + (i - 1) * размер_элемента

   Второй вариант требует дополнительной операции вычитания, что несущественно для отдельных операций, но может иметь значение при частых обращениях в производительных приложениях.

4. Исторические причины: Многие ранние языки программирования, которые оказали влияние на синтаксис и семантику Python, начинали индексацию с нуля (например, C). Такое решение стало своего рода стандартом в программировании.

# Доступ к первому элементу списка
my_list = [10, 20, 30]
first_element = my_list[0] # Индекс 0