Большинство программ работает не с отдельными переменными, а с набором переменных. Например, программа может обрабатывать информацию об учащихся класса, считывая список учащихся с клавиатуры или из файла, при этом изменение количества учащихся в классе не должно требовать модификации исходного кода программы.
Раньше мы сталкивались с задачей обработки элементов последовательности, например, вычисляя наибольший элемент последовательности. Но при этом мы не сохраняли всю последовательность в памяти компьютера. Однако, во многих задачах нужно именно сохранять всю последовательность, например, если бы нам требовалось вывести все элементы последовательности в возрастающем порядке (“сортировать последовательность”).
Для хранения таких данных можно использовать структуру данных, называемую в Питоне список (в большинстве же языков программирования используется другой термин “массив”). Список представляет собой последовательность элементов, пронумерованных от 0, как символы в строке. Список можно задать перечислением элементов списка в квадратных скобках, например, список можно задать так:
Primes = [2, 3, 5, 7, 11, 13]
Rainbow = [‘Red’, ‘Orange’, ‘Yellow’, ‘Green’, ‘Blue’, ‘Indigo’, ‘Violet’]
В списке Primes находится 6 элементов, а именно: Primes[0] == 2, Primes[1] == 3, Primes[2] == 5, Primes[3] == 7, Primes[4] == 11, Primes[5] == 13. Список Rainbow состоит из 7 элементов, каждый из которых является строкой.
Также как и символы в строке, элементы списка можно индексировать отрицательными числами с конца, например, Primes[-1] == 13, Primes[-6] == 2.
Длину списка, то есть количество элементов в нем, можно узнать при помощи функции len, например, len(Primes) == 6.
В отличие от строк, элементы списка можно изменять, присваивая им новые значения.
Rainbow = [‘Red’, ‘Orange’, ‘Yellow’, ‘Green’, ‘Blue’, ‘Indigo’, ‘Violet’]
print(Rainbow[0])
Rainbow[0] = ‘красный’
print(‘Выведем радугу’)
for i in range(len(Rainbow)):
print(Rainbow[i])
Выходные данные:
Рассмотрим несколько способов создания и считывания списков. Прежде всего, можно создать пустой список (не содержащий элементов, длины 0), а в конец списка можно добавлять элементы при помощи метода append. Например, пусть программа получает на вход количество элементов в списке n, а потом n элементов списка по одному в отдельной строке.
Вот пример входных данных в таком формате:
5
1809
1854
1860
1891
1925
В этом случае организовать считывание списка можно так:
a = [] # заводим пустой список
n = int(input()) # считываем количество элемент в списке
for i in range(n):
new_element = int(input()) # считываем очередной элемент
a.append(new_element) # добавляем его в список
# последние две строки можно было заменить одной:
# a.append(int(input()))
print(a)
[1809, 1854, 1860, 1891, 1925]
В этом примере создается пустой список, далее считывается количество элементов в списке, затем по одному считываются элементы списка и добавляются в его конец. То же самое можно записать, сэкономив переменную n:
a = []
for i in range(int(input())):
a.append(int(input()))
print(a)
Для списков целиком определены следующие операции: конкатенация списков (сложение списков, т. е. приписывание к одному списку другого) и повторение списков (умножение списка на число). Например:
a = [1, 2, 3]
b = [4, 5]
c = a + b
d = b * 3
print([7, 8] + [9])
print([0, 1] * 3)
Выходные данные:
[7, 8, 9]
[0, 1, 0, 1, 0, 1]
В результате список c будет равен [1, 2, 3, 4, 5], а список d будет равен [4, 5, 4, 5, 4, 5]. Это позволяет по-другому организовать процесс считывания списков: сначала считать размер списка и создать список из нужного числа элементов, затем организовать цикл по переменной i начиная с числа 0 и внутри цикла считывается i-й элемент списка:
a = [0] * int(input())
for i in range(len(a)):
a[i] = int(input())
Вывести элементы списка a можно одной инструкцией print(a), при этом будут выведены квадратные скобки вокруг элементов списка и запятые между элементами списка. Такой вывод неудобен, чаще требуется просто вывести все элементы списка в одну строку или по одному элементу в строке. Приведем два примера, также отличающиеся организацией цикла:
a = [1, 2, 3, 4, 5]
for i in range(len(a)):
print(a[i])
Здесь в цикле меняется индекс элемента i, затем выводится элемент списка с индексом i.
a = [1, 2, 3, 4, 5]
for elem in a:
print(elem, end=’ ‘)
В этом примере элементы списка выводятся в одну строку, разделенные пробелом, при этом в цикле меняется не индекс элемента списка, а само значение переменной (например, в цикле for elem in [‘red’, ‘green’, ‘blue’] переменная elem будет последовательно принимать значения ‘red’, ‘green’, ‘blue’.
Обратите особое внимание на последний пример! Очень важная часть идеологии Питона — это цикл for, который предоставляет удобный способ перебрать все элементы некоторой последовательности. В этом отличие Питона от Паскаля, где вам обязательно надо перебирать именно индексы элементов, а не сами элементы.
Последовательностями в Питоне являются строки, списки, значения функции range() (это не списки), и ещё кое-какие другие объекты.
Приведем пример, демонстрирующий использование цикла for в ситуации, когда из строки надо выбрать все цифры и сложить их в массив как числа.
# дано: s = ‘ab12c59p7dq’
# надо: извлечь цифры в список digits,
# чтобы стало так:
# digits == [1, 2, 5, 9, 7]
s = ‘ab12c59p7dq’
digits = []
for symbol in s:
if ‘1234567890’.find(symbol) != -1:
digits.append(int(symbol))
print(digits)
Методы split и join
Элементы списка могут вводиться по одному в строке, в этом случае строку целиком можно считать функцией input(). После этого можно использовать метод строки split(), возвращающий список строк, которые получатся, если исходную строку разрезать на части по пробелам. Пример:
# на вход подаётся строка
# 1 2 3
s = input() # s == ‘1 2 3’
a = s.split() # a == [‘1’, ‘2’, ‘3’]
Если при запуске этой программы ввести строку 1 2 3, то список a будет равен [‘1’, ‘2’, ‘3’]. Обратите внимание, что список будет состоять из строк, а не из чисел. Если хочется получить список именно из чисел, то можно затем элементы списка по одному преобразовать в числа:
a = input().split()
for i in range(len(a)):
a[i] = int(a[i])
Используя специальную магию Питона — генераторы — то же самое можно сделать в одну строку:
a = [int(s) for s in input().split()]
Объяснение того, как работает этот код, будет дано в следующем разделе. Если нужно считать список действительных чисел, то нужно заменить тип int на тип float.
У метода split() есть необязательный параметр, который определяет, какая строка будет использоваться в качестве разделителя между элементами списка. Например, вызов метода split(‘.’) вернет список, полученный разрезанием исходной строки по символам ‘.’:
a = ‘192.168.0.1’.split(‘.’)
В Питоне можно вывести список строк при помощи однострочной команды. Для этого используется метод строки join. У этого метода один параметр: список строк. В результате возвращается строка, полученная соединением элементов переданного списка в одну строку, при этом между элементами списка вставляется разделитель, равный той строке, к которой применяется метод. Мы знаем, что вы не поняли предыдущее предложение с первого раза. Поэтому смотрите примеры:
a = [‘red’, ‘green’, ‘blue’]
print(‘ ‘.join(a))
# вернёт red green blue
print(”.join(a))
# вернёт redgreenblue
print(‘***’.join(a))
# вернёт red***green***blue
Если же список состоит из чисел, то придется использовать еще тёмную магию генераторов. Вывести элементы списка чисел, разделяя их пробелами, можно так:
a = [1, 2, 3]
print(‘ ‘.join([str(i) for i in a]))
# следующая строка, к сожалению, вызывает ошибку:
# print(‘ ‘.join(a))
Впрочем, если вы не любитель тёмной магии, то вы можете достичь того же эффекта, используя цикл for.
- Генераторы списков
Для создания списка, заполненного одинаковыми элементами, можно использовать оператор повторения списка, например:
n = 5
a = [0] * n
Для создания списков, заполненных по более сложным формулам можно использовать генераторы: выражения, позволяющие заполнить список некоторой формулой. Общий вид генератора следующий:
[выражение for переменная in последовательность]
где переменная — идентификатор некоторой переменной, последовательность — последовательность значений, который принимает данная переменная (это может быть список, строка или объект, полученный при помощи функции range), выражение — некоторое выражение, как правило, зависящее от использованной в генераторе переменной, которым будут заполнены элементы списка.
Далее будут несколько примеров использования генератор.
Пример 1. Создать список, состоящий из n нулей можно и при помощи генератора:
a = [0 for i in range(5)]
Пример 2. Создать список, заполненный квадратами целых чисел можно так:
n = 5
a = [i ** 2 for i in range(n)]
Пример 3. Если нужно заполнить список квадратами чисел от 1 до n, то можно изменить параметры функции range на range(1, n + 1):
n = 5
a = [i ** 2 for i in range(1, n + 1)]
Пример 4. Вот так можно получить список, заполненный случайными числами от 1 до 9 (используя функцию randrange из модуля random):
from random import randrange
n = 10
a = [randrange(1, 10) for i in range(n)]
Пример 5. А в этом примере список будет состоять из строк, считанных со стандартного ввода: сначала нужно ввести число элементов списка (это значение будет использовано в качестве аргумента функции range), потом — заданное количество строк:
a = [input() for i in range(int(input()))]
Операции со списками
Со списками можно легко делать много разных операций.
