Спринт 1/18 → Тема 6/13: Последовательности: продолжение → Урок 1/2

List. Работа со списками

Списки в Python — отличный инструмент для работы с наборами значений; арсенал возможностей при работе со списками весьма велик.

Списки — упорядоченные изменяемые коллекции объектов произвольных типов.

Изменяемые: при изменении числа элементов списка или их значений изменяется сам объект в памяти, а не создаётся новый.
Упорядоченные: каждому элементу списка присваивается порядковый номер — индекс. По индексу можно получить доступ к значению элемента списка.

Объявить список можно несколькими способами.

Объявление списка функцией list()

Любой итерируемый объект можно преобразовать в список функцией list().

PYTHON
name_movie = list('Матрица')
print(name_movie)
# Вывод в терминал: ['М', 'а', 'т', 'р', 'и', 'ц', 'а']

# Такая запись создаст пустой список:
movies = list()
print(movies)
# Вывод в терминал: [] 

Литерал

Литералами в программировании называют значения, включённые прямо в код программы. Литерально можно объявить переменную любого встроенного типа:

PYTHON
# Литеральное объявление переменных типа int и float:
count = 5
proportion = 4.1

# А вот уже не литеральное объявление переменной:
summa = count + proportion

# При литеральном объявлении строки последовательность символов замыкают в кавычки:
name = 'Игорь'
title = "McDucken’s"

# А нелитеральным объявлением будет, например, объявление строки через функцию:
proportion_str = str(proportion)

# Литералом для объявления списка будет 
# запись элементов через запятую в квадратных скобках
movies = ['Матрица', 'Хакеры', 'Трон']

# Литеральное объявление пустого списка
movie_ratings= [] 

Списковое включение (List comprehension)

List comprehension — это сокращённая форма записи программного кода, создающая список на основе заданных правил и условий.

Термин List comprehension иногда переводят как «генератор списков», но этот перевод не совсем корректен: в Python есть отдельное понятие «генератор», в результате возникает терминологическая путаница. Распространён перевод «списковое включение» — он встречается в статьях и в документации. Мы будем применять английское название.

Напишем код программы, которая работает с данными из онлайн-кинотеатра и накручивает рейтинги всем фильмам. На вход программа получает список рейтингов movie_ratings, каждой оценке из списка добавляет 0.2 балла и записывает результат в новый список.

PYTHON
movie_ratings= [4.7, 5.0, 4.3, 3.8]
# Объявляем новый список, в него будем складывать измененные оценки
new_movie_ratings = []

# Перебор списка в цикле:
for rating in movie_ratings:
    rating += 0.2 # Значение элемента исходного списка увеличивается на 0.2
    new_movie_ratings.append(rating) # Значение добавляется в новый список

print(new_movie_ratings)
# Вывод в терминал: [4.9, 5.2, 4.5, 4.0]
# Хм, неловко вышло: накрутили рейтинг так, что получили 5.2 по пятибалльной шкале.
# TODO Ладно, позже починим. 

Запись через list comprehension будет гораздо короче:

PYTHON
movie_ratings = [4.7, 5.0, 4.3, 3.8]
new_movie_ratings = [rating + 0.2 for rating in movie_ratings]
print(new_movie_ratings)
# Вывод в терминал: [4.9, 5.2, 4.5, 4.0] 

Выглядит намного лучше: вместо четырёх строк кода получаем всего одну.

Чтобы на выходе получился список — код заключается в квадратные скобки, это литералы списка.

Внутри квадратных скобок можно выделить три части:

Значение элемента нового списка: значение из исходного списка, увеличенное на 0.2.
Обрабатываемый объект: переменная, в которую по очереди, как в цикле, передаются значения всех элементов списка: rating.
Источник, из которого получаем значения элементов: список movie_ratings.

Части отделены друг от друга ключевыми словами for и in.

Создайте список целых чисел 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100 используя списковое включение. В качестве источника значений используйте range()

КодPYTHON

 
numbers = [number ** 2 for number in range(1, 11)]
print(numbers)

Условия в list comprehension

Сейчас программа увеличивает рейтинг фильма на 0.2, даже если он имеет максимальное значение 5.

Чтобы избежать превышения предельно возможного рейтинга (шкала-то пятибалльная) в списковое включение можно добавить условие, тернарный оператор:

PYTHON
movie_ratings = [4.7, 5.0, 4.3, 3.8]
new_movie_ratings = [
   rating + 0.2 if rating < 4.9 else rating for rating in movie_ratings
]
print(new_movie_ratings)
# Вывод в терминал: [4.9, 5.0, 4.5, 4.0] 

Такая запись как пишется — так и читается: «добавь в новый список rating + 0.2, если rating < 4.9, иначе добавь rating» .

Если задача будет в том, чтобы сформировать список только из значений рейтинга, которые больше 4.5, тогда нужно использовать только оператор if; list comprehension будет выглядеть так:

PYTHON
movie_ratings = [4.7, 5.0, 4.3, 3.8]
new_movie_ratings = [rating for rating in movie_ratings if rating > 4.5]
print(new_movie_ratings)
# Вывод в терминал:[4.7, 5.0] 

Распаковка списка

Это удобная операция, благодаря которой возможно одним выражением присвоить значения элементов списка переменным.

PYTHON
week = [
    'Понедельник', 'Вторник', 'Среда', 
    'Четверг', 'Пятница', 'Суббота', 'Воскресенье'
]

mon, tue, wed, thu, fri, sat, sun = week

print(wed)
# Вывод в терминал: Среда 

Но стоит обратить внимание на число переменных и распаковываемых элементов: если их количество будет отличаться — возникнет ошибка:

PYTHON
week = [
    'Понедельник', 'Вторник', 'Среда', 
    'Четверг', 'Пятница', 'Суббота', 'Воскресенье'
]

mon, tue, wed, thu, fri, sun = week

print(wed)
# Вывод в терминал: ValueError: too many values to unpack (expected 6) 

Методы списков

Списки — это изменяемый тип данных, поэтому методы изменяют сам объект списка к которому применены, а не создают новый.

list.append(element) — добавляет элемент в конец списка.

PYTHON
movies = ['Матрица', 'Хакеры', 'Трон']
movies.append('Тихушники')
print(movies)
# Вывод в терминал: ['Матрица', 'Хакеры', 'Трон', 'Тихушники'] 

Метод append() ничего не возвращает, он не создаёт новый объект, а изменяет существующий. Потому не следует присваивать результат применения метода переменной: метод ничего не возвращает, и в результате значением такой переменной окажется None.

PYTHON
movies = ['Матрица', 'Хакеры', 'Трон']

# Бессмысленно присваивать результат работы метода переменной
new_movies = movies.append('Тихушники')

print(new_movies)
# Вывод в терминал: None

# Метод и не должен был ничего возвращать, он молодец, он выполнил свою работу: 
# изменил исходный список. 
print(movies)
# Вывод в терминал: ['Матрица', 'Хакеры', 'Трон', 'Тихушники'] 

list_1.extend(list_2) — расширяет список list_1, добавляя в конец все элементы списка list_2. Визуально результат метода похож на результат конкатенации списков. Разница состоит в том, что:

при конкатенации создаётся новый объект, содержащий элементы двух списков;
метод extend() изменяет список list_1.

PYTHON
movie_ratings = [4.7, 5.0, 4.3, 3.8]
movies = ['Матрица', 'Хакеры', 'Трон']
print(id(movies))
# Вывод в терминал: 2217539360448

movies.extend(movie_ratings)
print(movies)
# Вывод в терминал: ['Матрица', 'Хакеры', 'Трон', 4.7, 5.0, 4.3, 3.8]
print(id(movies))
# Вывод в терминал: 2217539360448

# А при конкатенации в памяти будет создан новый объект, а не изменён существующий:
movies = movies + movie_ratings

print(movies)
# Вывод в терминал: ['Матрица', 'Хакеры', 'Трон', 4.7, 5.0, 4.3, 3.8]
print(id(movies))
# Вывод в терминал: 2217540656384
# Другой ID - другой объект. 

При конкатенации создан новый объект, и теперь переменная movies ссылается на него.

list.insert(index, value):

подставляет элемент со значением value на позицию index;
увеличивает индекс элементов, начиная от index, на единицу.

PYTHON
movies = ['Матрица', 'Хакеры', 'Трон']
movies.insert(1, 'Тихушники')
print(movies)
# Вывод в терминал: ['Матрица', 'Тихушники', 'Хакеры', 'Трон'] 

list.remove(value) — удаляет первый (при чтении списка слева направо) элемент, значение которого совпадает с аргументом. Если такого элемента нет в списке — будет вызвано исключение.

PYTHON
movies = ['Матрица', 'Тихушники', 'Хакеры', 'Трон']
movies.remove('Хакеры')
print(movies)
# Вывод в терминал: ['Матрица', 'Тихушники', 'Трон']

# Попытка удалить несуществующий объект
# вызовет исключение
movies.remove('Сеть')
# Вывод в терминал: ValueError: list.remove(x): x not in list 

list.pop(index) — удаляет из списка элемент с индексом index и возвращает его. Если индекс не указан, метод удаляет и возвращает последний элемент списка.

PYTHON
movies = ['Матрица', 'Тихушники', 'Хакеры', 'Трон']
movie = movies.pop(2)
print(movie)
# Вывод в терминал: Хакеры
print(movies)
# Вывод в терминал: ['Матрица', 'Тихушники', 'Трон'] 

list.index(value, start , end) — читает список слева направо и возвращает индекс первого найденного элемента со значением value. Диапазон поиска можно ограничить индексами start и end.

Если элемент с заданным значением не найден — будет выведено исключение ValueError.

PYTHON
movie_ratings = [4.7, 5.0, 4.3, 3.8]
rating = movie_ratings.index(4.3)
print(rating)
# Вывод в терминал: 2 

list.count(value) — возвращает количество элементов со значением value.

PYTHON
movie_ratings = [4.7, 5.0, 4.3, 3.8, 4.7, 4.1]
rating_count = movie_ratings.count(4.7)
print(rating_count)
# Вывод в терминал: 2 

list.sort() — сортирует список . У этого метода есть необязательный параметр reverse , определяющий направление сортировки. По умолчанию reverse = False, элементы сортируются «по возрастанию», от меньшего к большему.

PYTHON
movie_ratings = [4.7, 5.0, 4.3, 3.8, 4.7, 4.1]
movie_ratings.sort()
print(movie_ratings)
# Вывод в терминал: [3.8, 4.1, 4.3, 4.7, 4.7, 5.0]

movies = ['Матрица', 'Хакеры', 'Трон']
movies.sort(reverse = True)
print(movies)
# Вывод в терминал: ['Хакеры', 'Трон', 'Матрица'] 

list.reverse() — инвертирует список. Результат работы метода похож на использование среза [::-1], но в отличие от среза этот метод не создаёт новый объект списка.

PYTHON
movie_ratings = [4.7, 5.0, 4.3, 3.8, 4.7, 4.1]
print(id(movie_ratings))
# Вывод в терминал: 27337512

# Разворот списка методом reverse()
movie_ratings.reverse()
print(id(movie_ratings))
# Вывод в терминал: 27337512

print(movie_ratings)
# Вывод в терминал: [4.1, 4.7, 3.8, 4.3, 5.0, 4.7] 

Метод reverse() изменил исходный список. Если использовать для разворота срез, то результатом будет новый объект.

PYTHON
movie_ratings = [4.7, 5.0, 4.3, 3.8, 4.7, 4.1]
print(id(movie_ratings))
# Вывод в терминал: 2028420139712

# Разворот списка с помощью среза
movie_ratings = movie_ratings[::-1]
print(movie_ratings)
# Вывод в терминал: [4.1, 4.7, 3.8, 4.3, 5.0, 4.7]

# Список инвертирован, но...
print(id(movie_ratings))
# Вывод в терминал: 2028420159168
# Это уже другой объект! 

list.copy() — возвращает новый список, независимую копию исходного списка.

PYTHON
movie_ratings = [4.7, 5.0, 4.3, 3.8, 4.7, 4.1]
copy_movie_ratings = movie_ratings.copy()
print(id(movie_ratings))
# Вывод в терминал: 38282024

print(id(copy_movie_ratings))
# Вывод в терминал: 38281640

# Применим сортировку к исходному списку
movie_ratings.sort()
print(movie_ratings)
# Вывод в терминал: [3.8, 4.1, 4.3, 4.7, 4.7, 5.0]

# Элементы списка-копии остались неотсортированными
print(copy_movie_ratings)
# Вывод в терминал: [4.7, 5.0, 4.3, 3.8, 4.7, 4.1] 

Если просто присвоить переменной copy_movie_ratings значение movie_ratings (copy_movie_ratings = movie_ratings) — копия не создастся: обе переменные будут ссылаться на один объект.

list.clear() — очищает список, удаляет из него все элементы:

PYTHON
movie_ratings = [4.7, 5.0, 4.3, 3.8, 4.7, 4.1]
movie_ratings.clear()
print(movie_ratings)
# Вывод в терминал: [] 

Теперь вы знаете, как управляться со списками. Пора закрепить на практике!

Магистр Йода состарился и стал совсем плох в речи: он стал менять местами первое и последнее слово фразы. Напишите программу, которая сможет привести его фразы в нормальный вид. Не создавая нового объекта, поменяйте первое и последнее слово местами.