Работа со списками (list) в python

Основное введение в массивы

Массив — это структура данных, в которой хранятся значения одного типа. В Python это основное различие между массивами и списками.

Хотя списки Python могут содержать значения, соответствующие разным типам данных, массивы в Python могут содержать только значения, соответствующие одному и тому же типу данных. В этом уроке мы разберемся с массивами Python на нескольких примерах.

Если вы новичок в Python, начните со статьи Введение в Python.

Для использования массивов в языке Python, вам нужно импортировать стандартный модуль. Это потому , что массив не является основным типом данных , как строки, целое число и т.д. Вот как вы можете импортировать модуля в Python:

После того, как вы импортировали модуль, вы можете объявить массив. Вот как вы это делаете:

В приведенном выше объявлении, этого имя массива, позволяет питону знать тип массива и являются значением , с которыми массив инициализируется.

Typecodes — это коды, которые используются для определения типа значений массива или типа массива. Таблица в разделе параметров показывает возможные значения, которые вы можете использовать при объявлении массива, и его тип.

Вот реальный пример объявления массива python:

В приведенном выше примере, используется TypeCode . Этот тип-тип представляет целое число со знаком, размер которого составляет 2 байта.

Вот простой пример массива, содержащего 5 целых чисел

Многомерный массив

Как и в случае с двумерным массивом, представленным в виде сложного списка, многомерный массив реализуется по принципу «списков внутри списка». Следующий пример наглядно демонстрирует создание трехмерного списка, который заполняется нулевыми элементами при помощи трех циклов for. Таким образом, программа создает матрицу с размерностью 5×5×5.

d1 = []
for k in range(5):
    d2 = []
    for j in range(5):
        d3 = []
        for i in range(5):
            d3.append(0)
        d2.append(d3)
    d1.append(d3)

Аналогично двумерному массиву, обратиться к ячейке построенного выше объекта можно с помощью индексов в квадратных скобках, например, d1.

Обработка изображений в NumPy

Изображение является матрицей пикселей по размеру (высота х ширина).

Если изображение черно-белое, то есть представленное в полутонах, каждый пиксель может быть представлен как единственное число. Обычно между 0 (черный) и 255 (белый). Хотите обрезать квадрат размером пикселей в верхнем левом углу картинки? Просто попросите в NumPy .

Вот как выглядит фрагмент изображения:

Если изображение цветное, каждый пиксель представлен тремя числами. Здесь за основу берется цветовая модель RGB — красный (R), зеленый (G) и синий (B).

В данном случае нам понадобится третья размерность, так как каждая клетка вмещает только одно число. Таким образом, цветная картинка будет представлена массивом с размерностями: (высота х ширина х 3).

Создание и заполнение

Перед тем как добавить (создать) новый массив в Python 3, необходимо произвести импорт библиотеки, отвечающей за работу с таким объектом. Для этого потребуется добавить строку в файл программы. Как уже было сказано ранее, массивы ориентированы на взаимодействие с одним постоянным типом данных, вследствие чего все их ячейки имеют одинаковый размер. Воспользовавшись функцией array, можно создать новый набор данных. В следующем примере демонстрируется заполнение массива Python — запись целых чисел при помощи метода, предложенного выше.

from array import *
data = array('i', )

Как можно заметить, функция array принимает два аргумента, первым из которых становится тип создаваемого массива, а на месте второго стоит начальный список его значений. В данном случае i представляет собой целое знаковое число, занимающее 2 байта памяти. Вместо него можно использовать и другие примитивы, такие как 1-байтовый символ (c) или 4-байтовое число с плавающей точкой (f).

При этом важно помнить, что массив способен хранить только данные одного типа, иначе вызов программы завершится ошибкой. Обратиться к элементу можно при помощи квадратных скобок, к примеру, data

Обратиться к элементу можно при помощи квадратных скобок, к примеру, data.

Создание пустого массива

Неожиданно нетривиальная операция на двумерных массивах — это создание двумерного массива определенного размера, заполненного, например, нулями. Вы помните, что одномерный массив длины можно создавать как . Возникает желание написать , чтобы создать двумерный массив размера (мы хотим, чтобы первый индекс массива менялся от 0 до , а второй индекс до , поэтому это именно , а не ). Но это сработает не так, как вы можете думать. Дело опять в том, что в питоне массивы по умолчанию не копируются полностью, поэтому то, что получается — это массив длина , в котором каждый элемент соответствует одному и тому же массиву длины . В итоге, если вы будете менять, например, , то так же будет меняться и , и и т.д. — т.к. все внутренние массивы на самом деле соответствуют одному и тому же массиву.

Поэтому массив размера делается, например, так:

a = []
for i in range(n):
    a.append( * m)

мы вручную раз приписали к массиву один и тот же массив.

Или еще есть магия в одну строчку:

Я пока не буду объяснять, как это работает, просто можете запомнить. Или пользоваться предыдущим вариантом.

Обратите внимание, что тут важный момент — хотим мы, чтобы соответствовало первому индексу или второму. В примерах выше — размер первого индекса (т.е

размер «внешнего» массива), a — размер второго индекса (т.е. размер каждого «внутреннего» массива). Если вы хотите, то можно делать и наоборот, но это вы сами должны решить и делать согласованно во всей программе.

Ввод списка (массива) в языке Питон

• Простой вариант ввода списка и его вывода:

L=
L =  int(input()) for i in range(5)  # при вводе 1 2 3 4 5
print (L) # вывод: 1 2 3 4 5

Функция int здесь используется для того, чтобы строка, введенная пользователем, преобразовывалась в целые числа.

Как уже рассмотрено выше, список можно выводить целым и поэлементно:

# вывод целого списка (массива)
print (L)
 
# поэлементный вывод списка (массива)
for i in range(5): 
  print ( Li, end = " " )

Задание Python 4_7:
Необходимо задать список (массив) из шести элементов; заполнить его вводимыми значениями и вывести элементы на экран. Использовать два цикла: первый — для ввода элементов, второй — для вывода.

Замечание: Для вывода через «,» используйте следующий синтаксис:

print ( Li, end = ", " )

Пример результата:

введите элементы массива: 
3.0
0.8
0.56
4.3
23.8
0.7
Массив =  3, 0.8, 0.56, 4.3, 23.8, 0.7

Задание Python 4_8:
Заполните список случайными числами в диапазоне 20..100 и подсчитайте отдельно число чётных и нечётных элементов. Использовать цикл.

Замечание: .

Задание Python 4_9: Найдите минимальный элемент списка. Выведите элемент и его индекс. Список из 10 элементов инициализируйте случайными числами. Для перебора элементов списка использовать цикл.

Пример результата:

9 5 4 22 23 7 3 16 16 8 
Минимальный элемент списка L7=3

3.1. Прежде чем читать

Нужно немного знать Python. Причем «немного» означает действительно немного и вовсе не означает, что перед чтением данного руководства вам нужно досконально изучить этот язык. Открытой вкладки с официальным руководством окажется вполне достаточно.

Все примеры выполнены в консоли IDE Spyder дистрибутива Anaconda на Python версии 3.5. и NumPy версии 1.14.0. Приводимые примеры так же будут работать в любом другом дистрибутиве Python 3.х версии и последней версией пакета NumPy. Но если некоторые примеры все же не работают, то ознакомьтесь с официальной документацией вашего дистрибутива, возможно причина связана с его особенностями.

Например, если в своем дистрибутиве вы обнаружили последнюю версию IDE Spyder, то в ней нет Python консоли, к которой привыкают многие новички, учившиеся экспериментировать с кодом в IDLE. При этом новичкам может так же показаться, что и все примеры, представленные здесь, тоже лучше выполнять в Python консоли. Но нет, Python консоль использовалась автором лишь по техническим причинам, которые связаны с редактурой, версткой и дизайном кода. Консоль IPython имеет гораздо больше преимуществ.

Модуль array. Массивы в python

Модуль array определяет массивы в python. Массивы очень похожи на списки, но с ограничением на тип данных и размер каждого элемента.

Размер и тип элемента в массиве определяется при его создании и может принимать следующие значения:

Класс array.array(TypeCode ) — новый массив, элементы которого ограничены TypeCode, и инициализатор, который должен быть списком, объектом, который поддерживает интерфейс буфера, или итерируемый объект.

array.typecodes — строка, содержащая все возможные типы в массиве.

Массивы изменяемы. Массивы поддерживают все списковые методы (индексация, срезы, умножения, итерации), и другие методы.

Методы массивов (array) в python

array.typecode — TypeCode символ, использованный при создании массива.

array.itemsize — размер в байтах одного элемента в массиве.

array.append(х) — добавление элемента в конец массива.

array.buffer_info() — кортеж (ячейка памяти, длина). Полезно для низкоуровневых операций.

array.byteswap() — изменить порядок следования байтов в каждом элементе массива. Полезно при чтении данных из файла, написанного на машине с другим порядком байтов.

array.count(х) — возвращает количество вхождений х в массив.

array.extend(iter) — добавление элементов из объекта в массив.

array.frombytes(b) — делает массив array из массива байт. Количество байт должно быть кратно размеру одного элемента в массиве.

array.fromfile(F, N) — читает N элементов из файла и добавляет их в конец массива. Файл должен быть открыт на бинарное чтение. Если доступно меньше N элементов, генерируется исключение EOFError , но элементы, которые были доступны, добавляются в массив.

array.fromlist(список) — добавление элементов из списка.

array.index(х) — номер первого вхождения x в массив.

array.insert(n, х) — включить новый пункт со значением х в массиве перед номером n. Отрицательные значения рассматриваются относительно конца массива.

array.pop(i) — удаляет i-ый элемент из массива и возвращает его. По умолчанию удаляется последний элемент.

array.remove(х) — удалить первое вхождение х из массива.

array.reverse() — обратный порядок элементов в массиве.

array.tobytes() — преобразование к байтам.

array.tofile(f) — запись массива в открытый файл.

array.tolist() — преобразование массива в список.

Вот и всё, что можно было рассказать про массивы. Они используются редко, когда нужно достичь высокой скорости работы. В остальных случаях массивы можно заменить другими типами данных: списками, кортежами, строками.

Общее представление о массиве

Массив (в питоне еще принято название «список», это то же самое) — это переменная, в которой хранится много значений. Массив можно представлять себе в виде такой последовательности ячеек, в каждой из которых записано какое-то число:

Значения, хранящиеся в массиве (говорят: элементы массива) нумеруются последовательно, начиная с нуля. На картинке выше числа внутри квадратиков — это значения, хранящиеся в массиве, а числа под квадратиками — номера этих элементов (еще говорят «индексы» элементов)

Обратите внимание, что в массиве 6 элементов, но последний имеет номер 5, т.к. нумерация начинается с нуля

Это важно!

Соответственно, переменная теперь может хранить целиком такой массив. Создается такой массив, например, путем перечисления значений в квадратных скобках:

Теперь переменная a хранит этот массив. К элементам массива можно обращаться тоже через квадратные скобки: — это элемент номер 2, т.е. в нашем случае это . Аналогично, — это 0. В квадратных скобках можно использовать любые арифметические выражения и даже другие переменные: — это 12, обозначает «возьми элемент с номером, равным значению переменной «, аналогично обозначает «возьми элемент с номером, равным 2*i+1», или даже обозначает «возьми элемент с номером, равным четвертому элементу нашего массива» (в нашем примере — это , поэтому — это , т.е. ).

Если указанный номер слишком большой (больше длины массива), то питон выдаст ошибку (т.е. в примере выше будет ошибкой, да и даже тоже). Если указан отрицательный номер, то тут действует хитрое правило. Отрицательные номера обозначают нумерацию массива с конца: — это всегда последний элемент, — предпоследний и т.д. В нашем примере равно 7. Слишком большой отрицательный номер тоже дает ошибку (в нашем примере уже ошибка).

С элементами массива можно работать как с привычными вам переменными. Можно им присваивать значения: , считывать с клавиатуры: , выводить на экран: , использовать в выражениях: (здесь — какая-то еще целочисленная переменная для примера), использовать в if’ах: , или и т.д. Везде, где вы раньше использовали переменные, можно теперь использовать элемент массива.

Методы строк

join(str) — Соединение строк из последовательности str через разделитель, заданный строкой

s="hello"
s1="-".join(s)
s1 # 'h-e-l-l-o'

s1.count(s) — количество вхождений подстроки  в строку . Результатом является число. Можно указать позицию начала поиска i и окончания поиска j:

s1="abrakadabra"; s1.count('ab') # 2
s1.count('ab',1) # 1
s1.count('ab',1,-3) # 0 , т.к. s1='brakada'

s1.find(s) — определяется позиция первого (считая слева) вхождения подстроки  в строку . Результатом является число.  и определяют начало и конец области поиска:

s1="abrakadabra"; s1.find('br') # 1

s1.replace(s2,s3) — создаётся новая строка, в которой фрагмент (подстрока)  исходной строки заменяется на фрагмент . Необязательный аргумент  указывает количество замен:

s1="breKeKeKeKs"; ss=s1.replace('Ke','XoXo',2) 
ss # breXoXoXoXoKeKs

Задание Python 5_5: Преобразовать дату в «компьютерном» представлении (системную дату: 2016-03-26) в «российский» формат, т. е. день/месяц/год (например, 26/03/2016). Известно, что на год выделено всегда 4 цифры, а на день и месяц – всегда 2 цифры.

Примечание:

• Использовать строковые функции языка и срезы.
• Функциями работы с датами и временем «заведует» в Python datetime модуль, а непосредственно для работы с датами используется объект date и его методы.

Подсказка:

from datetime import date
# Получаем текущую дату
d1=date.today()
# Преобразуем результат в строку
ds=str(d1)

Задание Python 5_6:
Ввести адрес файла и «разобрать» его на части, разделенные знаком ‘/’. Каждую часть вывести в отдельной строке.

Например: c:/изображения/2018/1.jpg
Результат:

c:
изображения
2018
1.jpg

Задание Python 5_7:
Ввести строку, в которой записана сумма натуральных чисел, например, ‘1+25+3’. Вычислите это выражение. Использовать строковые функции языка.

Задание Python 5_8: Определить, является ли введённая строка палиндромом («перевёртышем») типа ABBA, kazak и пр.

Примечание:

если , то

Для решения используйте алгоритм, изображенный на блок-схеме:

Самостоятельная работа:1 вариант:

1. Функции:
2. Описать функцию CircleS(R) вещественного типа, находящую площадь круга радиуса R. С помощью этой функции найти площади трех кругов с заданными радиусами. Площадь круга радиуса R вычисляется по формуле S=π∗R2. В качестве значения Пи использовать 3.14.

Процедуры:

Напишите процедуру, которая выводит цифры переданного ей четырехзначного числа, кратные трем.

Списки:

Создайте список, соответствующий числовому ряду, построенному по следующему принципу:

1+2+3  2+3+4  3+4+5 ... 8+9+10
т.е. результат: 

2 вариант:

1. Функции:
2. Описать функцию TriangleP(a, h), находящую периметр равнобедренного треугольника по его основанию a и высоте h, проведенной к основанию. С помощью этой функции найти периметры трех треугольников, для которых даны основания и высоты (периметр = сумме длин всех сторон). Для нахождения боковой стороны b треугольника использовать теорему Пифагора: b2=(a/2)2+h2.

Процедуры:

Напишите процедуру, которая выводит произведение цифр переданного ей четырехзначного числа.

Списки:

Создайте список, соответствующий числовому ряду, построенному по следующему принципу:

1*3  2*4  3*5 ... 8*10
т.е. результат: 

Срезы:Общее:

Дана строка. Вывести символы с нечетными номерами в порядке убывания их номеров (0-й символ тоже рассмотерть).

Например, для строки: 
"Друзья!", результат:  "язр"

"Друзья", результат:  "язр"

Best Practices

Последние абзацы статьи будут посвящены лучшим решениям практических задач, с которыми так или иначе сталкивается Python-разработчик.

Как перевести список в другой формат?

Иногда требуется перевести список в строку, в словарь или в JSON. Для этого нужно будет вывести список без скобок.

Перевод списка в строку осуществляется с помощью функции join(). На примере это выглядит так:

В данном случае в качестве разделителя используется запятая.

Словарь в Python – это такая же встроенная структура данных, наряду со списком. Преобразование списка в словарь — задача тоже несложная. Для этого потребуется воспользоваться функцией . Вот пример преобразования:

JSON – это JavaScript Object Notation. В Python находится встроенный модуль для кодирования и декодирования данных JSON. С применением метода можно запросто преобразовать список в строку JSON.

Как узнать индекс элемента в списке?

Узнать позицию элемента в последовательности списка бывает необходимым, когда элементов много, вручную их не сосчитать, и нужно обращение по индексу. Для того, чтобы узнать индекс элемента, используют функцию .

В качестве аргумента передаем значение, а на выходе получаем его индекс.

Как посчитать количество уникальных элементов в списке?

Самый простой способ – приведение списка к (множеству). После этого останутся только уникальные элементы, которые мы посчитаем функцией

Как создать список числовых элементов с шагом

Создание списка числовых элементов с шагом может понадобиться не так и часто, но мы рассмотрим пример построения такого списка.

Шагом называется переход от одного элемента к другому. Если шаг отрицательный, произойдёт реверс массива, то есть отсчёт пойдёт справа налево. Вот так выглядит список с шагом.

Еще один вариант – воспользоваться генератором списков:

При разработке на языке Python, списки встречаются довольно часто. Знание основ работы со списками поможет быстро и качественно писать программный код .

Получение размера

Поскольку размерность массива может меняться во время выполнения программы, иногда бывает полезным узнать текущее количество элементов, входящих в его состав. Функция len служит для получения длины (размера) массива в Python в виде целочисленного значения. Чтобы отобразить в Python количество элементов массива на экране стоит воспользоваться методом print.

from array import *
data = array('i', )
print(len(data))

Как видно из представленного выше кода, функция print получает в качестве аргумента результат выполнения len, что позволяет ей вывести числовое значение в консоль.

В Python Как объявить динамический массив Ru Python

В Python представляет собой динамический массив. Вы можете создать такой способ:

Или вы можете заполнить его предметами:

Вы можете добавлять элементы, используя «append»:

Вы можете перебирать элементы списка с помощью цикла :

Или, если вы хотите отслеживать текущий индекс:

Чтобы удалить элементы, вы можете использовать команду del или функцию удаления, как в:

Обратите внимание, однако, что нельзя перебирать список и изменять его одновременно; для этого вам следует вместо этого перебирать фрагмент списка (который в основном является копией списка). Как в:. В python динамический массив является «массивом» из модуля массива

Например

В python динамический массив является «массивом» из модуля массива. Например

Этот тип данных по существу является перекрестком между встроенным типом «список» и типом «ndarray» numpy. Как и ndarray, элементы в массивах являются типами C, указанными при инициализации. Они не являются указателями на объекты python; это может помочь избежать некоторых злоупотреблений и семантических ошибок и скромно повысить производительность.

Однако этот тип данных имеет, по существу, те же методы, что и список python, за исключением нескольких методов преобразования строк и файлов. Ему не хватает всех дополнительных числовых функций ndarray.

Подробнее см. https://docs.python.org/2/library/array.html .

3.3. Напоследок

Если вы новичок, то очень скоро поймете, что в использовании NumPy так же прост как и Python. Но, рано или поздно, дело дойдет до сложных задач и вот тогда начнется самое интересное: документации не хватает, ничего не гуглится, а бесчисленные «почти» подходящие советы приводят к необъяснимым сверхъестественным последствиям. Что делать в такой ситуации?

1. гуглить упорнее и спускаться к самому дну поисковой выдачи;
2. гуглить на английском языке, потому что, на английском информации на порядки больше чем на русском;
3. если не помог пункт 2, то это означает, что вы просто маньяк какой-то, и что бы решить свою маниакальную задачу, вам придется гуглить на китайском языке, потому что на китайском информации на порядки больше чем на английском.

Это шутка и серьезная рекомендация одновременно. Но, если говорить абсолютно серьезно, то просто придерживайтесь здравого смысла. Где этот здравый смысл начинается, а где заканчивается в конкретной задаче сказать очень трудно. вам в помощь:

Если вы раньше пользовались R или matlab, то вас тоже ожидает много приятных сюрпризов, по крайней мере один — придется меньше стучать по клавиатуре.

Создание, вывод и ввод матрицы в Питоне

• Таким образом, получается структура из вложенных списков, количество которых определяет количество строк матрицы, а число элементов внутри каждого вложенного списка указывает на количество столбцов в исходной матрице.

Рассмотрим пример матрицы размера 4 х 3:

matrix = -1, , 1, 
    -1, , 1, 
    , 1, -1,
    1, 1, -1

Данный оператор можно записать в одну строку:

matrix = -1, , 1, -1, , 1, , 1, -1, 1, 1, -1

Вывод матрицы можно осуществить одним оператором, но такой простой способ не позволяет выполнять какой-то предварительной обработки элементов:

print(matrix)

Результат: 

Для вывода матрицы в виде таблицы можно использовать специально заготовленную для этого процедуру:

1. способ:

1
2
3
4
5

def printMatrix ( matrix ): 
   for i in range ( len(matrix) ): 
      for j in range ( len(matrixi) ): 
          print ( "{:4d}".format(matrixij), end = "" ) 
      print ()

В примере i – это номер строки, а j – номер столбца;len(matrix) – число строк в матрице.

способ:

1
2
3
4
5

def printMatrix ( matrix ): 
   for row in matrix: 
      for x in row: 
          print ( "{:4d}".format(x), end = "" ) 
      print ()

Внешний цикл проходит по строкам матрицы (row), а внутренний цикл проходит по элементам каждой строки (x).

Для инициализации элементов матрицы случайными числами используется алгоритм:

1
2
3
4
5
6

import random 
for i in range(N): 
    for j in range(M): 
       matrixij = random.randint ( 30, 60 )
       print ( "{:4d}".format(matrixij), end = "" ) 
    print()