Знакомства со списками

Мы уже знаем тип данных, который называется множество и является коллекцией (контейнером), то есть позволяет хранить несколько элементов данных, и тип, который тоже обладает свойствами коллекции и называется строка. Сегодня мы познакомимся с еще одним типом-коллекцией, который называется список (list). Никогда не создавайте переменные с таким именем!

Имеет смысл еще раз задать вопрос учащимся, что будет, если все-таки создать переменную с именем list (повторение — мать учения :) ). И при необходимости пояснить, что в этом случае функция list нам больше не будет доступна, т. к. мы заменили ее своей переменной.

Списки являются очень гибкой структурой данных и широко используются в программах. Давайте рассмотрим основные свойства списка в сравнении с теми коллекциями, которые мы уже знаем:

Список хранит несколько элементов под одним именем (как и множество)
Элементы списка могут повторяться (в отличие от множества)
Элементы списка упорядочены и проиндексированы, доступна операция среза (как в строке)
Элементы списка можно изменять (в отличие от строки)
Элементами списка могут быть значения любого типа: целые и действительные числа, строки и даже другие списки

Создание списков

Чтобы работать со списком, нужно его создать. Для этого используется операция присваивания. Чтобы задать готовый список, нужно справа от знака присваивания в квадратных скобках перечислить его элементы через запятую. Здесь создается список из первых пяти простых чисел, который помещается в переменную primes («простые числа»):

primes = [2, 3, 5, 7, 11]
print(primes)  # выводим на экран список целиком

Для того чтобы создать пустой список, можно воспользоваться конструкцией [] или функцией list.

empt1 = [] # это пустой список
empt2 = list()  # и это тоже пустой список

Теперь вспомним один из рассмотренных нами ранее способов создания cтроки из заданного количества повторяющихся подстрок. Такую строку можно легко составить путем умножения на число:

print("'$' * 5 -->", '$' * 5)
# '$' * 5 --> $$$$$
print("'-|' * 4 + '-' -->", '-|' * 4 + '-')
# '-|' * 4 + '-' --> -|-|-|-|-

Аналогично поступают и со списками:

print([2, 3] * 4)
# [2, 3, 2, 3, 2, 3, 2, 3]

Для генерации списков и строк, состоящих строго из повторяющихся элементов (например, список из заданного количества нулей), умножение на число — самый короткий и красивый метод.

my_list = [0] * 4

Индексация в списках

my_list = [0] * 4

Чтобы получить отдельный элемент списка, нужно записать после него (или имени переменой, связанной с данным списком) в квадратных скобках номер (индекс) нужного элемента. Индекс отсчитывается с нуля, как в строках. Так же, как и в строках, для нумерации с конца разрешены отрицательные индексы.

Таким образом, мы умеем использовать квадратные скобки в Python уже для трех вещей: задания нового списка (тогда внутри этих скобок перечисляются его элементы), получения элемента списка или строки по индексу (тогда в скобках указывается индекс) и получения среза строки.

print('Сумма первых двух простых чисел:', primes[0] + primes[1])
print('Последнее из простых чисел в нашем списке:', primes[-1])

Как и в строках, попытка обратиться к элементу с несуществующим индексом вызовет ошибку:

print(primes[5]) # ошибка: index out of range

Добавление элемента в список

Добавление элемента в конец списка делается при помощи метода append (этот метод аналогичен методу add, используемому для добавления элементов в множество):

primes.append(13)
primes.append(15)  # ой, ошиблись — 15 составное число!

Обратите внимание: для того чтобы воспользоваться методом append, нужно, чтобы список был создан (при этом он может быть пустым).

Попытка применить метод append к несуществующему списку приведет к ошибке. Заметьте: два вызова метода append в следующем примере добавляют элемент к двум разным спискам.

odd_numbers = [1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17]
primes.append(19)
odd_numbers.append(19)

Расширение списка

Кроме того, вы можете расширить имеющийся список любым итерабельным (перечисляемым) объектом с помощью метода extend:

my_list = [1, 2, 3]
another_list = [4, 5, 6]
my_list.extend(another_list)
print(my_list)  # [1, 2, 3, 4, 5, 6]

Расширение списка строкой

Имейте в виду, что строка является итерируемой, поэтому, если вы расширите список строкой, вы добавите каждый символ, когда будете перебирать строку (что может быть не так, как вы хотите):

my_list = [1, 2, 3]
another_list = "привет"
my_list.extend(another_list)
print(my_list) # [1, 2, 3, 'п', 'р', 'и', 'в', 'е', 'т']

Расширение списка множеством

Множество также является итерируемым типом, поэтому если расширить список множеством, то элементы множества добавятся в конец списка, но в произвольном порядке:

my_list = [1, 2, 3]
another_set = {'п', 'р', 'и', 'в', 'е', 'т'}
my_list.extend(another_set)
print(my_list) # [1, 2, 3, 'в', 'и', 'р', 'т', 'е', 'п']

Изменение элемента списка

В отличие от отдельных символов в строках, элемент списка можно поместить слева от " = " в операторе присваивания и тем самым изменить этот элемент:

primes[6] = 17  # Исправляем ошибку:
#  седьмое (нумерация элементов списка - с нуля!)
#  простое число - не 15, а 17.

Тем не менее многие вещи, которые можно делать со строками, можно делать и со списками:

print(len(primes))  # выводим длину списка
primes += [23, 29]  # списки можно складывать, как и строки
print(primes)  # выведет [2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29]
if 1 in primes:  # можно проверять, содержится ли в списке элемент
    print('Мы считаем единицу простым числом.')
else:
    print('Мы, как и всё остальное человечество, не считаем 1 '
        + 'простым числом.')

Перебор элементов списка

Во время выполнения программы текущее количество элементов списка всегда известно. Поэтому, если нужно что-то сделать с каждым элементом списка (например, напечатать его на экране), можно перебрать элементы с помощью цикла for. При этом, как и для строк, возможны два варианта перебора — перебор индексов и перебор самих элементов.

for i in range(len(primes)):
    # выведем по очереди все элементы списка...
    print('Простое число номер', i + 1, '-', primes[i])
for p in primes:
    print('Квадрат числа', p, '-', p ** 2)  # и их квадраты

Заметьте, что при использовании конструкции for i in range(len(имя_списка)) индексы перебираются в цикле очень удобно: от 0 включительно до длины списка не включительно. Таким образом, можно перебрать все элементы списка.

Цикл for нередко используется и для формирования списка, если мы заранее знаем, сколько элементов в нем должно быть:

n = 10
a = []
print('Введите', n, 'значений:')
for i in range(n):
	a.append(input())
print('Получился список строк:', a)

Срезы списков

Как и для строк, для списков определена операция взятия среза:

months = [
    'январь', 'февраль', 'март',
    'апрель', 'май', 'июнь', 'июль',
    'август', 'сентябрь', 'октябрь',
    'ноябрь', 'декабрь'
]
spring = months[2:5]  # spring == ['март', 'апрель', 'май']
for month in spring:
    print(month)

Использование срезов

Срезы можно использовать и для присваивания новых значений элементам списка. Например, если мы решим перевести на английский названия летних месяцев, это можно сделать с помощью среза:

months[5:8] = ['June', 'July', 'August']

Теперь список months будет выглядеть так:

[
    'январь', 'февраль', 'март',
    'апрель', 'май', 'June', 'July',
    'August', 'сентябрь', 'октябрь',
    'ноябрь', 'декабрь'
]

Удаление элементов

С помощью функции del можно удалять элементы списка.

a = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
del a[2]
print(a)  # [1, 2, 4, 5, 6]

Элемент под указанным индексом удаляется, а список перестраивается.

Функция del работает и со срезами: например, так можно удалить все элементы на четных позициях исходного списка:

a = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
del a[::2]
print(a)  # [2, 4, 6]

Списки и массивы

Во многих языках программирования (да и в самом Python, в недрах стандартной библиотеки) имеется другой тип данных с похожими свойствами — массив. Поэтому списки иногда называют массивами, хоть это и не совсем правильно.

Last modified: 05 November 2024