5. Структуры данных
Структуры данных — это важный элемент программирования, требуемый для написания более сложных программ. В этом материале будут примеры, которые наглядно продемонстрируют особенности структур данных, объяснят примеры присваивания и инициализации.
Инициализировать список, кортеж и словарь можно несколькими способами. Один из наиболее распространенных — присвоить соответствующие символы переменной. Для списка эти символы — [] , для кортежа — () , а для словаря — <> . Если присвоить эти символы без значений внутри, то будут созданы соответствующие пустые структуры данных.
Функции, которые будут использоваться дальше, являются альтернативными способами создания списков, кортежей и словарей. Их необязательно знать, но лучше запомнить, ведь они могут встретиться в коде других разработчиков.
Где используется
Структуры данных используются во всех аспектах программирования.
- Списки: содержат значения. Ими могут быть числа, строки, имена и так далее:
- Модели автомобилей;
- Имена собак;
- Посещенные страны;
- Посетители магазина и так далее;
- Все месяцы года;
- Дисциплины Олимпийских игр;
- Штаты США;
Важно только отметить, что кортежи не являются вообще неизменяемыми, ведь вы всегда можете переписать код, поменяв или удалив определенные значения. Речь идет о том, что значения не могут быть изменены после создания — во время работы программы.
- Словари — это пары из ключа и значения. Словари также являются изменяемыми. Это удобная структура данных, которая подходит для сохранения значения с определенными дополнительными параметрами, например:
- Данные клиента включая список его покупок
- Названия стран + их количество олимпийских медалей
- Автомобильные бренды и их модели
- Страны с количеством ДТП с летальным исходом
Рекомендации по работе со структурами данных
- List(), dict() и float() используют круглые скобки, потому что они являются функциями;
- Скобки сами по себе представляют кортеж, и их не стоит путать со скобками в функциях, например, list();
- При создании пустого списка нужно использовать квадратные, а не круглые скобки: [] .
Функция №1: list()
У функции list() очень простой сценарий применения.
C помощью скобок создается список. После этого выводится переменная с присвоенным ей пустым списком. Выводится «[]», что указывает пусть и на пустой, но список. После этого выводится подтверждение того, что это действительно список.
Структуры данных¶
Структуры данных — это, по сути, и есть структуры, которые могут хранить некоторые данные вместе. Другими словами, они используются для хранения связанных данных.
В Python существуют четыре встроенных структуры данных: список, кортеж, словарь и множество. Посмотрим, как ими пользоваться, и как они могут облегчить нам жизнь.
Список¶
Список 1 — это структура данных, которая содержит упорядоченный набор элементов, т. е. хранит последовательность элементов. Это легко представить, если вспомнить список покупок, в котором перечисляется, что нужно купить, с тем лишь исключением, что в списке покупок каждый элемент обычно размещается на отдельной строке, тогда как в Python они разделяются запятыми.
Список элементов должен быть заключён в квадратные скобки, чтобы Python понял, что это список. Как только список создан, можно добавлять, удалять или искать элементы в нём. Поскольку элементы можно добавлять и удалять, мы говорим, что список — это изменяемый тип данных, т. е. его можно модифицировать.
Краткое введение в объекты и классы¶
Хотя я и старался до сих пор оттянуть обсуждение объектов и классов, на данном этапе всё же необходимо некоторое пояснение, чтобы вы лучше поняли идею списков. Мы изучим эту тему детально в её собственной главе.
Список — это один из примеров использования объектов и классов. Когда мы назначаем некоторой переменной i значение, скажем, целое число 5 , это можно представить себе как создание объекта (т. е. экземпляра) i класса (т. е. типа) int . Чтобы лучше понять это, прочитайте help(int) .
Класс может также иметь методы, т. е. функции, определённые для использования только применительно к данному классу. Этот функционал будет доступен только когда имеется объект данного класса. Например, Python предоставляет метод append для класса list , который позволяет добавлять элемент к концу списка. Так mylist.append(‘and item’) добавит эту строку к списку mylist . Обратите внимание на обозначение точкой для доступа к методам объектов.
Класс также может иметь поля, которые представляют собой не что иное, как переменные, определённые для использования только применительно к данному классу. Эти переменные/имена можно использовать только тогда, когда имеется объект этого класса. Доступ к полям также осуществляется при помощи точки. Например, mylist.field .
Пример: (сохраните как using_list.py )
# Это мой список покупок shoplist = ['яблоки', 'манго', 'морковь', 'бананы'] print('Я должен сделать', len(shoplist), 'покупки.') print('Покупки:', end=' ') for item in shoplist: print(item, end=' ') print('\nТакже нужно купить риса.') shoplist.append('рис') print('Теперь мой список покупок таков:', shoplist) print('Отсортирую-ка я свой список') shoplist.sort() print('Отсортированный список покупок выглядит так:', shoplist) print('Первое, что мне нужно купить, это', shoplist[0]) olditem = shoplist[0] del shoplist[0] print('Я купил', olditem) print('Теперь мой список покупок:', shoplist)Вывод:
$ python3 using_list.py Я должен сделать 4 покупки. Покупки: яблоки манго морковь бананы Также нужно купить риса. Теперь мой список покупок таков: ['яблоки', 'манго', 'морковь', 'бананы', 'рис'] Отсортирую-ка я свой список Отсортированный список покупок выглядит так: ['бананы', 'манго', 'морковь', 'рис', 'яблоки'] Первое, что мне нужно купить, это бананы Я купил бананы Теперь мой список покупок: ['манго', 'морковь', 'рис', 'яблоки']Как это работает:
Переменная shoplist — это список покупок человека, идущего на рынок. В shoplist мы храним только строки с названиями того, что нужно купить, однако в список можно добавлять любые объекты, включая числа или даже другие списки.
Мы также использовали цикл for..in для итерации по элементам списка. Вы уже, наверное, поняли, что список является также и последовательностью. Особенности последовательностей будут рассмотрены ниже.
Обратите внимание на использование ключевого аргумента end в функции print , который показывает, что мы хотим закончить вывод пробелом вместо обычного перевода строки.
Далее мы добавляем элемент к списку при помощи append — метода объекта списка, который уже обсуждался ранее. Затем мы проверяем, действительно ли элемент был добавлен к списку, выводя содержимое списка на экран при помощи простой передачи этого списка функции print , которая аккуратно его печатает.
Затем мы сортируем список, используя метод sort объекта списка. Имейте в виду, что этот метод действует на сам список, а не возвращает изменённую его версию. В этом отличие от того, как происходит работа со строками. Именно это имеется в виду, когда мы говорим, что списки изменяемы, а строки — неизменяемы.
Далее после совершения покупки мы хотим удалить её из списка. Это достигается применением оператора del . Мы указываем, какой элемент списка мы хотим удалить, и оператор del удаляет его. Мы указываем, что хотим удалить первый элемент списка, и поэтому пишем » del shoplist[0] » (помните, что Python начинает отсчёт с 0).
Чтобы узнать более детально обо всех методах объекта списка, просмотрите help(list) .
Кортеж¶
Кортежи служат для хранения нескольких объектов вместе. Их можно рассматривать как аналог списков, но без такой обширной функциональности, которую предоставляет класс списка. Одна из важнейших особенностей кортежей заключается в том, что они неизменяемы, так же, как и строки. Т. е. модифицировать кортежи невозможно.
Кортежи обозначаются указанием элементов, разделённых запятыми; по желанию их можно ещё заключить в круглые скобки.
Кортежи обычно используются в тех случаях, когда оператор или пользовательская функция должны наверняка знать, что набор значений, т. е. кортеж значений, не изменится.
Пример: (сохраните как using_tuple.py )
zoo = ('питон', 'слон', 'пингвин') # помните, что скобки не обязательны print('Количество животных в зоопарке -', len(zoo)) new_zoo = 'обезьяна', 'верблюд', zoo print('Количество клеток в зоопарке -', len(new_zoo)) print('Все животные в новом зоопарке:', new_zoo) print('Животные, привезённые из старого зоопарка:', new_zoo[2]) print('Последнее животное, привезённое из старого зоопарка -', new_zoo[2][2]) print('Количество животных в новом зоопарке -', len(new_zoo)-1+len(new_zoo[2]))Вывод:
$ python3 using_tuple.py Количество животных в зоопарке - 3 Количество клеток в зоопарке - 3 Все животные в новом зоопарке: ('обезьяна', 'верблюд', ('питон', 'слон', 'пингвин')) Животные, привезённые из старого зоопарка: ('питон', 'слон', 'пингвин') Последнее животное, привезённое из старого зоопарка - пингвин Количество животных в новом зоопарке - 5Как это работает:
Переменная zoo обозначает кортеж элементов. Как мы видим, функция len позволяет получить длину кортежа. Это также указывает на то, что кортеж является последовательностью.
Теперь мы перемещаем этих животных в новый зоопарк, поскольку старый зоопарк закрывается. Поэтому кортеж new_zoo содержит тех животных, которые уже там, наряду с привезёнными из старого зоопарка. Возвращаясь к реальности, обратите внимание на то, что кортеж внутри кортежа не теряет своей индивидуальности.
Доступ к элементам кортежа осуществляется указанием позиции элемента, заключённой в квадратные скобки — точно так же, как мы это делали для списков. Это называется оператором индексирования. Доступ к третьему элементу в new_zoo мы получаем, указывая new_zoo[2] , а доступ к третьему элементу внутри третьего элемента в кортеже new_zoo — указывая new_zoo[2][2] . Это достаточно просто, как только вы поймёте принцип.
Хотя скобки и не являются обязательными, я предпочитаю всегда указывать их, чтобы было очевидно, что это кортеж, особенно в двусмысленных случаях. Например, print(1,2,3) и print( (1,2,3) ) делают разные вещи: первое выражение выводит три числа, тогда как второе — кортеж, содержащий эти три числа.
Кортеж, содержащий 0 или 1 элемент
Пустой кортеж создаётся при помощи пустой пары скобок — » myempty = () «. Однако, с кортежем из одного элемента не всё так просто. Его нужно указывать при помощи запятой после первого (и единственного) элемента, чтобы Python мог отличить кортеж от скобок, окружающих объект в выражении. Таким образом, чтобы получить кортеж, содержащий элемент 2 , вам потребуется указать » singleton = (2,) «.
Замечание для программистов на Perl
Список внутри списка не теряет своей индивидуальности, т.е. списки не развёртываются, как в Perl. Это же относится к кортежу внутри кортежа, или кортежу внутри списка, или списку внутри кортежа и т. д. В Python все они рассматриваются как объекты, хранящиеся внутри другого объекта — только и всего.
Словарь¶
Словарь — это некий аналог адресной книги, в которой можно найти адрес или контактную информацию о человеке, зная лишь его имя; т. е. некоторые ключи (имена) связаны со значениями (информацией). Заметьте, что ключ должен быть уникальным — вы ведь не сможете получить корректную информацию, если у вас записаны два человека с полностью одинаковыми именами.
Обратите также внимание на то, что в словарях в качестве ключей могут использоваться только неизменяемые объекты (как строки), а в качестве значений можно использовать как неизменяемые, так и изменяемые объекты. Точнее говоря, в качестве ключей должны использоваться только простые объекты.
Пары ключ-значение указываются в словаре следующим образом: » d = «. Обратите внимание, что ключ и значение разделяются двоеточием, а пары друг от друга отделяются запятыми, а затем всё это заключается в фигурные скобки.
Помните, что пары ключ-значение никоим образом не упорядочены в словаре. Если вам необходим некоторый порядок, вам придётся отдельно отсортировать словарь перед обращением к нему.
Словари являются экземплярами/объектами класса dict .
Пример: (сохраните как using_dict.py )
# 'ab' - сокращение от 'a'ddress'b'ook ab = 'Swaroop' : '[email protected]', 'Larry' : '[email protected]', 'Matsumoto' : '[email protected]', 'Spammer' : '[email protected]' > print("Адрес Swaroop'а:", ab['Swaroop']) # Удаление пары ключ-значение del ab['Spammer'] print('\nВ адресной книге контакта\n'.format(len(ab))) for name, address in ab.items(): print('Контакт с адресом '.format(name, address)) # Добавление пары ключ-значение ab['Guido'] = '[email protected]' if 'Guido' in ab: print("\nАдрес Guido:", ab['Guido'])Вывод:
$ python3 using_dict.py Адрес Swaroop'а: [email protected] В адресной книге 3 контакта Контакт Swaroop с адресом [email protected] Контакт Matsumoto с адресом [email protected] Контакт Larry с адресом [email protected] Адрес Guido: [email protected]Как это работает:
Мы создаём словарь ab 2 при помощи обозначений, описанных ранее. Затем мы обращаемся к парам ключ-значение, указывая ключ в операторе индексирования, которым мы пользовались для списков и кортежей. Как видите, синтаксис прост.
Удалять пары ключ-значение можно при помощи нашего старого доброго оператора del . Мы просто указываем имя словаря и оператор индексирования для удаляемого ключа, после чего передаём это оператору del . Для этой операции нет необходимости знать, какое значение соответствует данному ключу.
Далее мы обращаемся ко всем парам ключ-значение нашего словаря, используя метод items , который возвращает список кортежей, каждый из которых содержит пару элементов: ключ и значение. Мы получаем эту пару и присваиваем её значение переменным name и address соответственно в цикле for..in , а затем выводим эти значения на экран в блоке for.
Новые пары ключ-значение добавляются простым обращением к нужному ключу при помощи оператора индексирования и присваиванием ему некоторого значения, как мы сделали для Guido в примере выше.
Проверить, существует ли пара ключ-значение, можно при помощи оператора in .
Чтобы просмотреть список всех методов класса dict смотрите help(dict) .
Ключевые Аргументы и Словари
К слову, если вы использовали ключевые аргументы в ваших функциях, вы уже использовали словари! Только подумайте: вы указали пару ключ-значение среди параметров функции при её определении, а когда обращаетесь к переменным внутри функции, то это, фактически, обращение по ключу к словарю (который в терминах разработчиков компиляторов называется таблицей имён).
Последовательности¶
Списки, кортежи и строки являются примерами последовательностей. Но что такое последовательности и что в них такого особенного?
Основные возможности — это проверка принадлежности (т. е. выражения » in » и » not in «) и оператор индексирования, позволяющий получить напрямую некоторый элемент последовательности.
Все три типа последовательностей, упоминавшиеся выше (списки, кортежи и строки), также предоставляют операцию получения вырезки, которая позволяет получить вырезку последовательности, т. е. её фрагмент.
Пример: (сохраните как seq.py )
shoplist = ['яблоки', 'манго', 'морковь', 'бананы'] name = 'swaroop' # Операция индексирования print('Элемент 0 -', shoplist[0]) print('Элемент 1 -', shoplist[1]) print('Элемент 2 -', shoplist[2]) print('Элемент 3 -', shoplist[3]) print('Элемент -1 -', shoplist[-1]) print('Элемент -2 -', shoplist[-2]) print('Символ 0 -', name[0]) # Вырезка из списка print('Элементы с 1 по 3:', shoplist[1:3]) print('Элементы с 2 до конца:', shoplist[2:]) print('Элементы с 1 по -1:', shoplist[1:-1]) print('Элементы от начала до конца:', shoplist[:]) # Вырезка из строки print('Символы с 1 по 3:', name[1:3]) print('Символы с 2 до конца:', name[2:]) print('Символы с 1 до -1:', name[1:-1]) print('Символы от начала до конца:', name[:])Вывод:
$ python3 seq.py Элемент 0 - яблоки Элемент 1 - манго Элемент 2 - морковь Элемент 3 - бананы Элемент -1 - бананы Элемент -2 - морковь Символ 0 - s Элементы с 1 по 3: ['манго', 'морковь'] Элементы с 2 до конца: ['морковь', 'бананы'] Элементы с 1 по -1: ['манго', 'морковь'] Элементы от начала до конца: ['яблоки', 'манго', 'морковь', 'бананы'] Символы с 1 по 3: wa Символы с 2 до конца: aroop Символы с 1 до -1: waroo Символы от начала до конца: swaroopКак это работает:
Прежде всего, мы видим, как использовать индексы для получения отдельных элементов последовательности. Это ещё называют приписыванием индекса. Когда мы указываем число в квадратных скобках после последовательности, как показано выше, Python извлекает элемент, соответствующий указанной позиции в последовательности. Помните, что Python начинает отсчёт с 0. Поэтому shoplist[0] извлекает первый элемент, а shoplist[3] — четвёртый элемент последовательности shoplist .
Индекс также может быть отрицательным числом. В этом случае позиция отсчитывается от конца последовательности. Поэтому shoplist[-1] указывает на последний элемент последовательности shoplist , а shoplist[-2] — на предпоследний.
Операция вырезки производится при помощи указания имени последовательности, за которым может следовать пара чисел, разделённых двоеточием и заключённых в квадратные скобки. Заметьте, как это похоже на операцию индексирования, которой мы пользовались до сих пор. Помните, что числа в скобках необязательны, тогда как двоеточие — обязательно.
Первое число (перед двоеточием) в операции вырезки указывает позицию, с которой вырезка должна начинаться, а второе число (после двоеточия) указывает, где вырезка должна закончиться. Если первое число не указано, Python начнёт вырезку с начала последовательности. Если пропущено второе число, Python закончит вырезку у конца последовательности. Обратите внимание, что полученная вырезка будет начинаться с указанной начальной позиции, а заканчиваться прямо перед указанной конечной позицией, т.е. начальная позиция будет включена в вырезку, а конечная — нет.
Таким образом, shoplist[1:3] возвращает вырезку из последовательности, начинающуюся с позиции 1, включает позицию 2, но останавливается на позиции 3, и поэтому возвращает вырезку из двух элементов. Аналогично, shoplist[:] возвращает копию всей последовательности.
Вырезка может осуществляться и с отрицательными значениями. Отрицательные числа обозначают позицию с конца последовательности. Например, shoplist[:-1] вернёт вырезку из последовательности, исключающую последний элемент, но содержащую все остальные.
Кроме того, можно также указать третий аргумент для вырезки, который будет обозначать шаг вырезки (по умолчанию шаг вырезки равен 1):
>>> shoplist = ['яблоки', 'манго', 'морковь', 'бананы'] >>> shoplist[::1] ['яблоки', 'манго', 'морковь', 'бананы'] >>> shoplist[::2] ['яблоки', 'морковь'] >>> shoplist[::3] ['яблоки', 'бананы'] >>> shoplist[::-1] ['бананы', 'морковь', 'манго', 'яблоки']Обратите внимание на то, что когда шаг равен 2, мы получаем элементы, находящиеся на позициях 0, 2, . Когда шаг равен 3, мы получаем элементы с позиций 0, 3, . и т.д.
Попробуйте разные комбинации параметров вырезки, используя интерактивную оболочку интерпретатора Python, т.е. его командную строку, чтобы сразу видеть результат. Последовательности замечательны тем, что они дают возможность обращаться к кортежам, спискам и строкам одним и тем же способом!
Множество¶
Множества — это неупорядоченные наборы простых объектов. Они необходимы тогда, когда присутствие объекта в наборе важнее порядка или того, сколько раз данный объект там встречается.
Используя множества, можно осуществлять проверку принадлежности, определять, является ли данное множество подмножеством другого множества, находить пересечения множеств и так далее.
>>> bri = set(['Бразилия', 'Россия', 'Индия']) >>> 'Индия' in bri True >>> 'США' in bri False >>> bric = bri.copy() >>> bric.add('Китай') >>> bric.issuperset(bri) True >>> bri.remove('Россия') >>> bri & bric # OR bri.intersection(bric) 'Бразилия', 'Индия'>Как это работает:
Этот пример достаточно нагляден, так как использует основы теории множеств из школьного курса математики.
Ссылки¶
Когда мы создаём объект и присваиваем его переменной, переменная только ссылается на объект, а не представляет собой этот объект! То есть имя переменной указывает на ту часть памяти компьютера, где хранится объект. Это называется привязкой имени к объекту.
Обычно вам не следует об этом беспокоиться, однако есть некоторый неочевидный эффект, о котором нужно помнить:
Пример: (сохраните как reference.py )
print('Простое присваивание') shoplist = ['яблоки', 'манго', 'морковь', 'бананы'] mylist = shoplist # mylist - лишь ещё одно имя, указывающее на тот же объект! del shoplist[0] # Я сделал первую покупку, поэтому удаляю её из списка print('shoplist:', shoplist) print('mylist:', mylist) # Обратите внимание, что и shoplist, и mylist выводят один и тот же список # без пункта "яблоко", подтверждая тем самым, что они указывают на один объект. print('Копирование при помощи полной вырезки') mylist = shoplist[:] # создаём копию путём полной вырезки del mylist[0] # удаляем первый элемент print('shoplist:', shoplist) print('mylist:', mylist) # Обратите внимание, что теперь списки разныеВывод:
$ python3 reference.py Простое присваивание shoplist: ['манго', 'морковь', 'бананы'] mylist: ['манго', 'морковь', 'бананы'] Копирование при помощи полной вырезки shoplist: ['манго', 'морковь', 'бананы'] mylist: ['морковь', 'бананы']Как это работает:
Большая часть объяснения содержится в комментариях.
Помните, что если вам нужно сделать копию списка или подобной последовательности, или другого сложного объекта (не такого простого объекта, как целое число), вам следует воспользоваться операцией вырезки. Если вы просто присвоите имя переменной другому имени, оба они будут ссылаться на один и тот же объект, а это может привести к проблемам, если вы не осторожны.
Замечание для программистов на Perl
Помните, что операция присваивания для списков не создаёт копии. Для создания копии последовательности придётся воспользоваться операцией вырезки.
Ещё о строках¶
Мы уже детально обсуждали строки ранее. Что же ещё можно о них узнать? Что ж, вы знали, например, что строки также являются объектами и имеют методы, при помощи которых можно делать практически всё: от проверки части строки до удаления краевых пробелов?
Все строки, используемые вами в программах, являются объектами класса str . Некоторые полезные методы этого класса продемонстрированы на примере ниже. Чтобы посмотреть весь список методов, выполните help(str) .
Пример: (сохраните как str_methods.py )
name = 'Swaroop' # Это объект строки if name.startswith('Swa'): print('Да, строка начинается на "Swa"') if 'a' in name: print('Да, она содержит строку "a"') if name.find('war') != -1: print('Да, она содержит строку "war"') delimiter = '_*_' mylist = ['Бразилия', 'Россия', 'Индия', 'Китай'] print(delimiter.join(mylist))Вывод:
$ python3 str_methods.py Да, строка начинается на "Swa" Да, она содержит строку "a" Да, она содержит строку "war" Бразилия_*_Россия_*_Индия_*_КитайКак это работает:
Здесь мы видим сразу несколько методов строк в действии. Метод startswith служит для того, чтобы определять, начинается ли строка с некоторой заданной подстроки. Оператор in используется для проверки, является ли некоторая строка частью данной строки.
Метод find используется для определения позиции данной подстроки в строке; find возвращает -1, если подстрока не обнаружена. В классе str также имеется отличный метод для объединения ( join ) 3 элементов последовательности с указанной строкой в качестве разделителя между элементами, возвращающий большую строку, сгенерированную таким образом.
Резюме¶
Мы детально рассмотрели различные встроенные структуры данных Python. Эти структуры данных будут крайне важны для написания программ существенного размера.
Теперь, когда мы накопили достаточно базовых знаний о Python, далее посмотрим, как проектировать и писать настоящую программу на Python.
- list — англ. «список» (прим.перев.) ↩
- address book — англ. «адресная книга» (прим. перев.) ↩
- join — англ. «объединять» (прим.перев.) ↩
16. Структуры данных в Python
В предыдущем уроке мы научились генерировать случайные числа. Теперь стоит более глубоко разобраться с тем, какие структуры есть в Python. Ведь программирование – это в основном работа с данными, а чтобы ими эффективнее манипулировать, необходимо их где-то хранить. Это «где-то» и есть структуры.
Сейчас мы поверхностно рассмотрим четыре структуры, а в следующих уроках разберемся с каждой более подробно. В предыдущих уроках вы поработали с числами и строками. Как вы помните, присвоение переменной значения выглядит так:
var1 = "Hello"
var1 = 12
print(var1)Одной из особенностей переменных и типов в Python является возможность динамически присваивать значение переменной. Это сильно упрощает написание и понимание кода. В примере выше мы сначала в переменную var1 добавили строку, а затем число и вывели результат. Например, в типизированном языке С++ так делать нельзя: во-первых, мы сначала должны были объявить эти переменные. Во-вторых, в переменную строкового типа нельзя добавить число. Аналогичный код на С++ выглядел бы так (причем 12 уже является строкой, а не числом):
string var1 = "Hello";
var1 = "12";
coutВ Python все является объектами: числа, строки, функции, модули и т.д. Следовательно, любой объект можно присвоить переменной. Теперь самое время обсудить, как хранить эти объекты.
В Python есть четыре встроенных структуры данных, которые вы можете использовать для хранения данных: список, картеж, словарь и множество. Под «встроенными» понимается отсутствие необходимости подключать специальные модули.
Список
В Python списки очень похожи на массивы в других языках программирования. Они так же нумеруются с нуля. Но в отличии от того же С++, количество элементов в списке Python’а может динамически изменяться по необходимости. Те, кто знакомы с С++, могли заметить аналогию с контейнером vector из библиотеки STL. Если для вас все вышеназванные понятия в абзаце оказались новыми, не волнуйтесь, сейчас все будет понятно. Массив – это набор элементов, идентифицируемых по индексу. Рассмотрим пример:
people = ["Иван Иванов", "Петр Петров"]
В данном случае, массив называется people и содержит два элемента. Сейчас мы не будем привязываться к синтаксису Python, пока только знакомимся с базовыми понятиями.
Подробнее поговорим о списках начиная с урока 6.1.
Как мы уяснили, список являются изменяемой структурой, что не скажешь о следующей.
Кортеж
Кортеж – это тоже список, но его нельзя изменить. У многих возникает вопрос: «Зачем нужны неизменяемые списки?». Иногда случаются такие ситуации, когда нам необходимо быть уверенным в том, что список не изменится. Мы еще часто будем встречаться с картежами в дальнейшем.
Списки и кортежи отлично подходят для случаев, когда нам необходимо представить данные упорядоченно, т.е. когда порядок элементов важен. Но что, если порядок не важен? Как реализуются ассоциативные (или именованные) массивы в Python?
Подробнее поговорим о кортежах начиная с урока 9.1.
Словарь
Если порядок не важен, то нам может помочь структура под названием «Словарь». Словари в Python хранят коллекции в виде пар ключ/значение. То есть каждому уникальному ключу соответствует значение (необязательно уникальное). Таких пар может быть произвольное количество. Словари, как и списки, являются динамическими и изменяемыми. Для тех, кто знаком с другими языками программирования, словарь в Python можно сравнить с ассоциативным массивом (в С++ на него похож контейнер map ). В уроке, посвященном словарям, мы научимся не только с ними работать, но и сортировать как по ключу, так и по значению.
Подробнее поговорим о словарях начиная с урока 7.1.
Множество
Последней встроенной структурой является множество. Оно отлично помогает, когда необходимо удалить все повторяющиеся элементы. Множества могут изменяться динамически, как списки и словари. Множества является неупорядоченной структурой, как и словарь. В С++ на него похож контейнер set .
Подробнее поговорим о множествах начиная с урока 8.1.
Заключение
Обозреть все структуры было необходимо, чтобы вы смогли лучше структурировать свои знания в дальнейшем, когда будете более подробно знакомиться с ними.
Подведем краткий итог. Структуры облегчают жизнь программисту. Когда нам нужно создать коллекцию упорядоченных элементов, мы используем списки и кортежи. Если порядок элементов не важен и данные представляются как ключ/значение, то помогут словари. А если вы хотите избавиться от повторов, то выручат множества.
Подробное объяснение встроенных структур данных Python
В каждом языке программирования предусмотрены структуры данных. В языке программирования Python всего 4 встроенных структуры данных. Это список (list ), кортеж (tuple), словарь (dictionary ) и набор или множество(set). Каждый из них по-своему уникален.
Структуры данных - неотъемлемая часть программирования. Все хорошие книги по программированию на Python в той или иной степени подробно описывают структуры данных.
Список
Структура данных, в которой хранится упорядоченный набор элементов в Python, называется списком. Другими словами, список содержит последовательность элементов. Вам нужно поместить все элементы, разделенные запятыми, в квадратные скобки, чтобы Python знал, что список указан. Общий синтаксис списка:
some_list = [item 1, item 2, item 3,…. item n]
В любом списке может быть любое количество элементов и разные типы данных. Более того, в списке может быть другой список в качестве элемента. Такой список называется вложенным списком . Например,
some_nested_list = [item 1, some_list, item 3,…. item n]
После создания списка в Python можно искать, добавлять и удалять элементы из списка. Список может быть помечен как изменяемый тип данных, потому что он может быть изменен путем добавления или удаления элементов.
Список на языке программирования Python - это пример использования объектов и классов. Например, присвоение значения, скажем 22, целочисленной переменной, пусть это будет i, создает объект класса integer. Таким образом, список также является типом класса в Python.
У любого класса могут быть методы, которые можно использовать только тогда, когда у нас есть объект этого конкретного класса. Например, метод append () позволяет добавить элемент в конец списка. Общий синтаксис метода:
some_list.append(‘some item’)
Здесь some_list - это имя списка, а some item - это элемент, который нужно добавить в список. Класс может иметь поля, которые представляют собой переменные, определенные для использования только с экземпляром этого класса. Ниже приведены различные методы, поддерживаемые списками в Python:
- append () -добавляет элемент в конец списка
- clear () - удаляет все элементы из списка
- copy () - возвращает копию списка
- count () - возвращает общее количество элементов, переданных в качестве аргумента
- extend () - добавляет все элементы списка в другой список
- index () - возвращает индекс элемента (Примечание: если один и тот же элемент появляется в списке несколько раз, возвращается индекс самого первого совпадения)
- insert () - вставляет элемент в список по заданному индексу
- pop () - Удаляет и возвращает элемент из списка
- remove () - удаляет элемент из списка
- reverse () - меняет порядок всех элементов списка на обратный
- sort () - сортирует все элементы списка в порядке возрастания
Кортеж
Подобно списку, кортеж - это встроенная структура данных в Python. Однако он не поддерживает такой же уровень обширной функциональности. Самое важное различие между списком и кортежем - это изменчивость. В отличие от списков, кортежи неизменяемы, т. е. не могут быть изменены.
Обычно кортеж в языке программирования Python определяется с помощью круглых скобок, где каждый элемент разделяется запятыми. Хотя добавление круглых скобок к кортежу не является обязательным, его рекомендуется использовать для четкого определения конца и начала кортежа. Общий синтаксис кортежа:
some_tuple = (item 1, item 2, item 3,…. item n)
Кортежи используются в сценариях, где точно известно, что (набор) значений, принадлежащих некоторому оператору или определяемой пользователем функции, не изменится.
Чтобы определить пустой кортеж, используется пустая пара круглых скобок. Например,
empty_tuple = ()
Определить кортеж с одним элементом немного сложно. Вам нужно указать то же самое, используя запятую после единственного элемента. Это сделано для того, чтобы позволить Python различать кортеж и пару круглых скобок, окружающих объект в некотором выражении.
Итак, кортеж, скажем singleton_tuple, с одним элементом, скажем, элементом 1, определяется как:
singleton_tuple = (item 1, )
Как и строковые индексы, индексы кортежей начинаются с 0. Как и строки, кортежи можно объединять и нарезать. Для кортежей доступны следующие методы:
- cmp () - сравнивает элементы двух кортежей
- len () - выдает общую длину некоторого кортежа
- max () - возвращает наибольшее значение из кортежа
- min () - возвращает наименьшее значение из кортежа
- tuple () - преобразует список в кортеж
Последовательности
Списки и кортежи могут называться последовательностями, как и строки. Наиболее отличительными особенностями последовательности являются тесты на членство и операции индексации. Последний позволяет напрямую извлекать элемент (ы) из последовательности.
Python обеспечивает поддержку трех типов последовательностей: списки, строки и кортежи. Каждый из них поддерживает операцию slicing . Это позволяет получить определенную часть последовательности.
Словарь
Другой тип встроенной структуры данных в Python - это словарь. Он хранит данные в виде пар ключ-значение. Ключи, определенные для словаря, должны быть уникальными. Хотя значения в словаре могут быть изменяемыми или неизменяемыми объектами, для ключей разрешены только неизменяемые объекты.
Словарь в Python определяется с помощью пар ключ-значение, разделенных запятыми и заключенных в фигурные скобки. Ключ и значение разделяются двоеточием. Общий синтаксис словаря:
some_dictionary =
Пары ключ-значение в словаре не следуют определенному порядку. Следовательно, вам нужно отсортировать их вручную для поддержания определенного порядка. Любой словарь, определенный на языке программирования Python, является экземпляром класса dict .
Чтобы получить доступ к любой паре "ключ-значение", необходимо указать ключ с помощью оператора индексации. Оператор del используется для удаления одной или нескольких пар ключ-значение из словаря. Оператор in предназначен для проверки того, существует ли пара ключ-значение в словаре или нет.
Оператор индексации также используется для добавления новой пары "ключ-значение". Использование аргументов ключевого слова в функциях очень похоже на использование словарей.
Набор
Проще говоря, набор - это неупорядоченный набор простых объектов в Python. Помимо того, что набор может быть повторяемым и изменяемым, он не имеет повторяющихся элементов. Любой набор, определенный в Python, является экземпляром класса набора .
По сравнению со списком, набор имеет преимущество благодаря наличию высокооптимизированного метода проверки того, содержится ли какой-либо элемент в наборе или нет. Общий синтаксис набора:
some_set =
Обычно набор используется, когда существование объекта в коллекции намного важнее, чем его порядок или частота (количество раз, когда он появляется).
Использование наборов позволяет проверять членство, например проверять, является ли набор подмножеством какого-либо другого набора, и находить пересечение между двумя наборами. Множества в Python следуют математической концепции теории множеств .
В Python есть замороженный набор - это набор, который поддерживает только те методы и операторы, которые производят результат, не затрагивая замороженный набор или наборы, к которым они применяются. Наборы поддерживают следующие методы:
- add () -добавляет элемент в набор (Примечание: поскольку наборы не имеют повторяющихся значений, элемент, который должен быть добавлен в набор, не должен уже быть членом набора).
- clear () - Удаляет все элементы набора
- разница () - возвращает набор со всеми элементами вызывающего набора, но не второго набора
- crossct () - возвращает пересечение двух множеств
- union () - возвращает объединение двух наборов
Зарегистрируйтесь на Портале
и получите красивый адрес своей странички вида: senior.ua/sergey.ivanov