Как найти в списке необходимое

Содержание:развернуть

• Что такое список

• Как списки хранятся в памяти?
• Базовая работа со списками

• Объявление списка

• Обращение к элементу списка в Python

• Добавление в список

• Добавление в список на указанную позицию

• Изменение элементов списка

• Удаление элемента из списка

• Как проверить наличие элемента в списке

• Объединение списков

• Копирование списка Python

• Цикл по списку

• Методы списков
• Вложенные списки
• Срезы
• Генераторы списков
• Best Practices

• Как получить список в обратном порядке

• Как перевести список в другой формат?

• Как узнать индекс элемента в списке?

• Как посчитать количество уникальных элементов в списке?

• Как проверить список на пустоту?

• Как создать список числовых элементов с шагом

Создание списка в Python может понадобиться для хранения в них коллекции объектов. Списки могут хранить объекты всех типов в одном, в отличие от массива в другом языке программирования. Также размер списка доступен к изменению.

Ниже разберёмся, как устроены списки, как с ними работать и приведём 6 примеров из практики.

Что такое список

Список (list) — тип данных, предназначенный для хранения набора или последовательности разных элементов.

[1, 33, 6, 9] # литерал списка в Python

Его можно сравнить со списком покупок для магазина: точно так же вносятся элементы, их тоже можно добавлять и корректировать.

Как списки хранятся в памяти?

Базовая C-структура списков в Python (CPython) выглядит следующим образом:

typedef struct {
PyObject_VAR_HEAD
PyObject **ob_item;
Py_ssize_t allocated;
} PyListObject;

Когда мы создаём список, в памяти под него резервируется объект, состоящий из 3-х частей:

• PyObject_VAR_HEAD — заголовок;
• ob_item — массив указателей на элементы списка;
• allocated — количество выделенной памяти под элементы списка.

Объект списка хранит указатели на объекты, а не на сами объекты

Python размещает элементы списка в памяти, затем размещает указатели на эти элементы. Таким образом, список в Python — это массив указателей.

Базовая работа со списками

Объявление списка

Объявление списка — самый первый и главный этап его создания. Для объявления списка в Python существует несколько способов.

Вариант №1: Через литерал (выражение, создающее объект):

>>> elements = [1, 3, 5, 6]

>>> print(elements)
[1, 3, 5, 6]

В данном примере мы создали список с заранее известными данными. Если нужен пустой список, в квадратных скобках ничего не указывается — elements = [].

Вариант №2: Через функцию list():

>>> elements = list()

>>> print(elements)
[]

В этом примере создается пустой список.

Обращение к элементу списка в Python

Чтобы обратиться к элементу списка, достаточно указать его индекс:

>>> elements = [1, 2, 3, 'word']

>>> elements[3]
'word'

Индекс — это порядковый номер элемента в списке. В примере выше индексы (позиции в списке) соответственно будут: 0, 1, 2, 3.

Нумерация элементов списка в Python начинается с нуля

Существует также отрицательный индекс, рассмотрим на примере:

>>> elements = [1, 2, 3, 'word']

>>> elements[-1]
'word'

Отрицательные индексы работают справа налево (то есть индекс значения ‘1’ — -4, а отрицательный индекс ‘word’ — -1.

💡 Отрицательным индексом удобно пользоваться, когда необходимо обратиться к последнему элементу в списке, не высчитывая его номер. Любой конечный элемент будет с индексом, равным -1.

Добавление в список

В списках доступно добавление, изменение, удаление элементов. Рассмотрим каждый способ изменения элементов на примерах.

Для того чтобы добавить новый элемент в список, используется list.append(x), где list — список, x — нужное значение.

>>> elements = [1, 2, 3, 'word']
>>> elements.append('meow')

>>> print(elements)
[1, 2, 3, 'word', 'meow']

Для простого примера, рассмотрим создание списка с нуля с помощью метода append() :

>>> elements = []
>>> elements.append(1)
>>> elements.append('word')
>>> elements.append('meow')

>>> print(elements)
[1, 'word', 'meow']

Добавление в список на указанную позицию

Немаловажно обратить внимание на метод list.insert(i, x), где list — список, i — позиция, x — нужное значение.

>>> elements = [1, 2, 4]
>>> print(elements)
[1, 2, 4]

>>> elements.insert(2, 3)
>>> print(elements)
[1, 2, 3, 4]

Изменение элементов списка

Изменение элементов списка происходит следующим образом: нужно выбрать элемент по индексу (порядковому номеру элемента) и присвоить новое значение.

>>> elements = [2, 4, 6]
>>> elements[2] = 8

>>> print(elements)
[2, 4, 8]

В примере выше мы заменили 6 на 8.

Не забывайте, что счёт начинается с нуля, и в данном списке цифра 6 это 2-й элемент

Удаление элемента из списка

Для удаление из списка используют инструкцию del list[i], где list — список, i — индекс (позиция) элемента в списке:

>>> elements = [1, "test", 5, 7]
>>> del elements[1]
>>> print(elements)
[1, 5, 7]

Удалять можно как из текущего списка, так и из вложенных списков:

>>> my_list = ["hello", "world", "!"]
>>> elements = [1, my_list, "ok"]
>>> del elements[1][2]

>>> print(elements)
[1, ['hello', 'world'], 'ok']

Можно удалять целыми диапазонами:

>>> elements = [2, 4, 6, 8, 12]
>>> del elements[2:] # удаляем все элементы после 2-го элемента (включительно)
>>> print(elements)
[2, 4]

>>> elements = [2, 4, 6, 8, 12]
>>> del elements[1:3] # удаляем от 1-го элемента включительно до 3-го элемента
>>> print(elements)
[2, 8, 12]

Еще один способ удаления из списка — list.remove(x), где list — список, x — значение, которое нужно удалить:

>>> elements = [2, "test", 4]
>>> elements.remove("test")
>>> print(elements)
[2, 4]

Как проверить наличие элемента в списке

Для того чтобы проверить существование какого-либо элемента в списке, нужно воспользоваться оператором in. Рассмотрим на примере:

>>> elements = ['слон', 'кот', 'лошадь', 'змея', 'рыба']
>>> if 'кот' in elements:
print('meow')

meow

Объединение списков

Списки в Python можно объединять с помощью оператора + или метода extend . Выглядит это так:

>>> a = [1, 3, 5]
>>> b = [1, 2, 4, 6]
>>> print(a + b)
[1, 3, 5, 1, 2, 4, 6]

>>> hello = ["h", "e", "l", "l", "o"]
>>> world = ["w", "o", "r", "l", "d"]
>>> hello.extend(world) # extends не возвращает новый список, а дополняет текущий
>>> print(hello)
['h', 'e', 'l', 'l', 'o', 'w', 'o', 'r', 'l', 'd']

Копирование списка Python

Если вы захотите скопировать список оператором =, вы скопируете не сам список, а только его ссылку.

>>> a = [1, 2, 3]
>>> b = a # переменной b присваивается не значение списка a, а его адрес

>>> b.append(4)
>>> print(a, b)
[1, 2, 3, 4] [1, 2, 3, 4]

Для копирования списков можно использовать несколько вариантов:

• elements.copy() — встроенный метод copy (доступен с Python 3.3);
• list(elements) — через встроенную функцию list() ;
• copy.copy(elements) — функция copy() из пакета copy;
• elements[:] — через создание среза (устаревший синтаксис).

Рассмотрим на примере каждый из этих способов:

>>> a = ["кот", "слон", "змея"]

>>> c = a[:] # устаревший синтаксис
>>> print(id(a), id(c), a, c)
56467336 60458408 ['кот', 'слон', 'змея'] ['кот', 'слон', 'змея']

Важно: copy.copy(a) делает поверхностное копирование. Объекты внутри списка будут скопированы как ссылки на них (как в случае с оператором =). Если необходимо рекурсивно копировать всех элементов в списке, используйте copy.deepcopy(a)

Скопировать часть списка можно с помощью срезов. Есть несколько вариантов использования:

>>> a = ["кот", "слон", "змея"]

>>> a = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]
>>> e = a[0:8:2] # c 0-го элемента по 8-й элемент с шагом 2
>>> print(e)
[1, 3, 5, 7]

Цикл по списку

Для перебора списков в Python есть два цикла: for и while.

elements = [1, 2, 3, "meow"]
for el in elements:
print(el)

Результат выполнения:

1
2
3
meow

Попробуем построить цикл while. Он выполняется, когда есть какое-либо определённое условие:

elements = [1, 2, 3, "meow"]
elements_len = len(elements)
i = 0
while i < elements_len:
print(elements[i])
i += 1

Результат выполнения:

1
2
3
meow

Из примеров выше можем сделать вывод, что конструкция for выглядит заметно компактнее, чем while.

Методы списков

• list.append(x) — позволяет добавлять элемент в конец списка;
• list1.extend(list2) — предназначен для сложения списков;
• list.insert(i, x) — служит для добавления элемента на указанную позицию(i — позиция, x — элемент);
• list.remove(x) — удаляет элемент из списка (только первое вхождение);
• list.clear() — предназначен для удаления всех элементов (после этой операции список становится пустым []);
• list.copy() — служит для копирования списков.
• list.count(x) — посчитает количество элементов x в списке;
• list.index(x) — вернет позицию первого найденного элемента x в списке;
• list.pop(i) — удалит элемент из позиции i ;
• list.reverse() — меняет порядок элементов в списке на противоположный;
• list.sort() — сортирует список.

Пример использования методов:

# append
>>> a = [1, 2, 3]
>>> a.append(4)
print(a)
[1, 2, 3, 4]

# sort (по убыванию)
>>> elements = [3, 19, 0, 3, 102, 3, 1]
>>> elements.sort(reverse = True)
>>> print(elements)
[102, 19, 3, 3, 3, 1, 0]

Вложенные списки

Список может содержать объекты разных типов: числовые, буквенные, а также списки. Список списков выглядит следующим образом:

>>> elements = [1, 2, [0.1, 0.2, 0.3]]

Для обращения к элементу вложенного списка нужно использовать два индекса: первый указывает на индекс главного списка, второй — индекс элемента во вложенном списке. Вот пример:

>>> elements = [["яблоки", 50], ["апельсины", 190], ["груши", 100]]

>>> print(elements[1][0])
апельсины

Срезы

Срезы (slices) — это подмножества элементов списка. Срезу нужны, когда необходимо извлечь часть списка из полного списка.

У них есть свой собственный синтаксис. Записывается срез так же, как обращение к элементу, используя индекс. Пример:

elements[START:STOP:STEP]

В этом случае берётся срез от номера start (включительно) до stop (не включая его), а step — это шаг. По умолчанию start и stop равны 0, step равен 1.

>>> elements = [0.1, 0.2, 1, 2, 3, 4, 0.3, 0.4]
>>> int_elements = elements[2:6] # с 2-го элемента включительно по 6-й элемент

>>> print(int_elements)
[1, 2, 3, 4]

Генераторы списков

Генератором списка называется способ построения списка с применением выражения к каждому элементу, входящему в последовательность. Есть схожесть генератора списка и цикла for. На этом примере мы рассмотрим простейший генератор списков:

>>> c = [c * 3 for c in 'list']

>>> print(c)
['lll', 'iii', 'sss', 'ttt']

Таким образом мы получили отдельно взятые утроенные буквы слова, введённого в кавычки. Есть множество вариантов применения генератора списков.

Пример генератора списка:

>>> nums = [i for i in range(1, 15)]
>>> print(nums)
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14]

Пример посложнее:

>>> c = [c + d for c in 'list' if c != 'i' for d in 'spam' if d != 'a']
>>> print(c)
['ls', 'lp', 'lm', 'ss', 'sp', 'sm', 'ts', 'tp', 'tm']

Это усложнённая конструкция генератора списков, в которой мы сделали все возможные наборы сочетаний букв из введённых слов. Буквы-исключения видны по циклу, где стоит знак != для одной переменной и другой.

Best Practices

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

Как получить список в обратном порядке

Изменить порядок размещения элементов в списке помогает функция list.reverse():

>>> elements = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
>>> elements.reverse()

>>> print(elements)
[6, 5, 4, 3, 2, 1]

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:

>>> fruits = ["яблоко", "груша", "ананас"]

>>> print(', '.join(fruits))
яблоко, груша, ананас

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 dict(). Вот пример преобразования:

>>> elements = [['1', 'a'],['2', 'b'],['3', 'c']]
>>> my_dict = dict(elements)

>>> print(my_dict)
{'1': 'a', '2': 'b', '3': 'c'}

JSON — это JavaScript Object Notation. В Python находится встроенный модуль json для кодирования и декодирования данных JSON. С применением метода json.dumps(x) можно запросто преобразовать список в строку JSON.

>>> import json
>>> json.dumps(['word', 'eye', 'ear'])
'["word", "eye", "ear"]'

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 list.index(x).

>>> elements = [1, 3, 6, 9, 55]

>>> print(elements.index(9))
3

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

Как посчитать количество уникальных элементов в списке?

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

>>> words = ["one", "two", "one", "three", "one"]
>>> len(set(words))
3

Как проверить список на пустоту?

>>> a = []
>>> if not a:
print("список пуст!")

список пуст!

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.

>>> elements = [1, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10, 11, 14, 20]
>>> print(elements[0:11:2])
[1, 3, 5, 9, 11, 20]

Еще один вариант — воспользоваться генератором списков:

>>> elements = [c for c in range(0, 10, 2)] # от 0 (включительно) до 10 с шагом 2

>>> print(elements)
[0, 2, 4, 6, 8]

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