Работа со списками (list) в Python

Содержание:развернуть

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.

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.

Список в Python – это массив указателей на элементы, размещенные в памяти

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] >>> type(elements) <class 'list'> >>> 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() >>> type(elements) <class 'list'> >>> print(elements) []

В этом примере создается пустой список.

Обращение к элементу списка в Python

Некоторые операции, рассмотренные выше, имеют два варианта выбора элемента: либо выбор непосредственно его по имени, либо обращение по индексу. Индексом называют его порядковый номер, начиная с нуля.

Существует также отрицательный индекс, рассмотрим на примере:

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

Индексы (позиции в списке) соответственно будут: 0, 1, 2, 3.

Нумерация элементов списка в Python начиная с нуля

Отрицательными индексами называют расположение элементов в списке справа налево, то есть индекс значения "1" будет -4, а отрицательный индекс 'word' будет -1.

>>> elements[-4] 1 >>> elements[-1] 'word'

💡 Отрицательным индексом удобно пользоваться, когда необходимо обратиться к последнему в списке элементу, 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[:3] # удаляем все элементы до 3-го элемента >>> print(elements) [8, 12] >>> 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 объединят 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 # переменно b присваивается не значение списка a, а его адрес >>> print(id(a), id(b)) 56466376 56466376 # a и b ссылаются на один и тот же список >>> 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"] >>> b = a.copy() >>> print(id(a), id(b), a, b) 56467336 56467016 ['кот', 'слон', 'змея'] ['кот', 'слон', 'змея'] >>> d = list(a) >>> print(id(a), id(d), a, d) 56467336 60493768 ['кот', 'слон', 'змея'] ['кот', 'слон', 'змея'] >>> import copy >>> e = copy.copy(a) # >>> print(id(a), id(e), a, e) 56467336 60491304 ['кот', 'слон', 'змея'] ['кот', 'слон', 'змея'] >>> f = copy.deepcopy(a) >>> print(id(a), id(f), a, f) 56467336 56467400 ['кот', 'слон', 'змея'] ['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"] >>> b = a[2:] # с 2-го элемента (включительно) до конца списка >>> print(b) ['змея'] >>> c = a[:2] # с начала списка по 2-й элемент >>> print(c) ['кот', 'слон'] >>> d = a[1:2] # с 1-го элемента (включительно) по 2-й элемент >>> print(d) ['слон'] >>> 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] # extend >>> elements = [1, 2, 3, "meow"] >>> elements.extend([4, 5, "gaf"]) >>> print(elements) [1, 2, 3, 'meow', 4, 5, 'gaf'] # insert >>> a = [1, 3, 4] >>> a.insert(1, 2) >>> print(a) [1, 2, 3, 4] # remove >>> elements = [1, "meow", 3, "meow"] >>> elements.remove("meow") >>> print(elements) [1, 3, 'meow'] # remove удаляет только первое вхождение # clear >>> a = [1, 2, 3] >>> a.clear() >>> print(a) [] # copy >>> a = [1, 2, 3] >>> b = a.copy() >>> print(id(a), id(b), a, b) 60458408 60491880 [1, 2, 3] [1, 2, 3] # count >>> elements = ["one", "two", "three", "one", "two", "one"] >>> print(elements.count("one")) 3 # index >>> elements = ["one", "two", "three", "one", "two", "one"] >>> print(elements.index("three")) 2 # pop >>> elements = [1, "meow", 3, "meow"] >>> elements.pop(1) # удаляем элемент с индексом 1 'meow' # pop возвращает удаленный элемент списка >>> print(elements) [1, 3, 'meow'] >>> elements.pop() # удаляем первый элемент списка 'meow' >>> print(elements) [1, 3] >>> elements.pop(-1) # удаляем последний элемент списка 3 >>> print(elements) [1] # reverse >>> a = [1, 2, 3] >>> a.reverse() >>> print(a) [3, 2, 1] # sort (по возрастанию) >>> elements = [3, 19, 0, 3, 102, 3, 1] >>> elements.sort() >>> print(elements) [0, 1, 3, 3, 3, 19, 102] # 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 образзом:

>>> 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[0]) ['яблоки', 50] >>> 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(id(elements), id(int_elements)) # elements и int_elements - 2 разных списка 53219112 53183848 >>> print(elements) [0.1, 0.2, 1, 2, 3, 4, 0.3, 0.4] # срез не модифицирует исходный список >>> 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 😉.

😭
😕
😃
😍