Списки

До сих пор в наших программах мы хранили данные в переменных, и обычно у каждой порции данных была своя именованная переменная. Очевидно, у этого есть ограничения: когда данных много, становится неудобно определять отдельные переменные для всего.

Список Python — это коллекция значений, к которой обращаются через одно имя переменной. Содержимое списка записывается внутри квадратных скобок. Значения, содержащиеся в списке, называются элементами (items, иногда elements).

Следующая команда создает новый пустой список

my_list = []

а эта команда создает список с пятью элементами:

my_list = [7, 2, 2, 5, 2]

Обращение к элементам списка

Элементы списка индексируются точно так же, как символы в строке. Индексация начинается с нуля, а последний индекс равен длине списка минус 1:

К одному элементу списка можно обратиться так же, как к одному символу строки, с помощью квадратных скобок:

my_list = [7, 2, 2, 5, 2]

print(my_list[0])
print(my_list[1])
print(my_list[3])

print("The sum of the first two items:", my_list[0] + my_list[1])

Можно также вывести все содержимое списка:

my_list = [7, 2, 2, 5, 2]
print(my_list)

В отличие от строк, списки изменяемы, то есть их содержимое может меняться. Можно присвоить новое значение элементу внутри списка так же, как можно присвоить новое значение переменной:

my_list = [7, 2, 2, 5, 2]
print(my_list)
my_list[1] = 3
print(my_list)

Функция len дает количество элементов в списке:

my_list = [7, 2, 2, 5, 2]
print(len(my_list))

Добавление элементов в список

Метод append добавляет элементы в конец списка. Он работает так:

numbers = []
numbers.append(5)
numbers.append(10)
numbers.append(3)
print(numbers)

В следующем примере используются два отдельных списка:

numbers = []
shoe_sizes = []

numbers.append(5)
numbers.append(10)
numbers.append(3)

shoe_sizes.append(37)
shoe_sizes.append(44)
shoe_sizes.append(40)
shoe_sizes.append(28)

print("Numbers:")
print(numbers)

print("Shoe sizes:")
print(shoe_sizes)

Элемент добавляется в тот список, для которого вызывается метод:

Добавление в определенное место

Если вы хотите указать место в списке, куда должен быть добавлен элемент, можно использовать метод insert. Метод добавляет элемент по указанному индексу. Все элементы, которые уже находятся в списке и имеют индекс, равный указанному или больше него, сдвигаются на один индекс дальше, "вправо":

Итак, например, эта программа

numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
numbers.insert(0, 10)
print(numbers)
numbers.insert(2, 20)
print(numbers)

выводит:

Удаление элементов из списка

Есть два разных подхода к удалению элемента из списка:

• Если известен индекс элемента, можно использовать метод pop.
• Если известно содержимое элемента, можно использовать метод remove.

Итак, метод pop принимает индекс элемента, который нужно удалить, как аргумент. Следующая программа удаляет из списка элементы с индексами 2 и 3. Обратите внимание, как индексы оставшихся элементов меняются после удаления одного элемента.

my_list = [1, 2, 3, 4, 5, 6]

my_list.pop(2)
print(my_list)
my_list.pop(3)
print(my_list)

Полезно помнить, что метод pop также возвращает удаленный элемент:

my_list = [4, 2, 7, 2, 5]

number = my_list.pop(2)
print(number)
print(my_list)

Метод remove, с другой стороны, принимает значение удаляемого элемента как аргумент. Например, эта программа

my_list = [1, 2, 3, 4, 5, 6]

my_list.remove(2)
print(my_list)
my_list.remove(5)
print(my_list)

выводит:

Метод удаляет первое появление значения в списке, примерно так же, как строковая функция find возвращает первое появление подстроки:

my_list = [1, 2, 1, 2]

my_list.remove(1)
print(my_list)
my_list.remove(1)
print(my_list)

Если указанного элемента нет в списке, функция remove вызывает ошибку. Как и со строками, мы можем проверить наличие элемента с помощью оператора in:

my_list = [1, 3, 4]

if 1 in my_list:
    print("The list contains item 1")

if 2 in my_list:
    print("The list contains item 2")

Сортировка списков

Элементы списка можно отсортировать от меньшего к большему с помощью метода sort.

my_list = [2,5,1,2,4]
my_list.sort()
print(my_list)

Обратите внимание, что метод изменяет сам список. Иногда мы не хотим менять исходный список, поэтому вместо этого используем функцию sorted. Она возвращает отсортированный список:

my_list = [2,5,1,2,4]
print(sorted(my_list)))

Запомните разницу между ними: sort меняет порядок исходного списка на месте, тогда как sorted создает новую упорядоченную копию списка. С sorted мы можем сохранить исходный порядок списка:

original = [2, 5, 1, 2, 4]
in_order = sorted(original)
print(original)
print(in_order)

Максимум, минимум и сумма

Функции max и min, сокращения от maximum и minimum, возвращают соответственно наибольший и наименьший элемент списка. Функция sum возвращает сумму всех элементов списка.

my_list = [5, 2, 3, 1, 4]

greatest = max(my_list)
smallest = min(my_list)
list_sum = sum(my_list)

print("Smallest:", smallest)
print("Greatest:", greatest)
print("Sum:", list_sum)

Методы и функции

В Python есть два разных способа обрабатывать списки, и это может запутать. В основном вы будете использовать методы списков, такие как append и sort. Они используются с оператором точки . на переменной списка:

my_list = []

# method calls
my_list.append(3)
my_list.append(1)
my_list.append(7)
my_list.append(2)

# another method call
my_list.sort()

Некоторые функции охотно принимают список как аргумент. Выше мы видели, что функции max, min, len и sorted именно так и работают:

my_list = [3, 2, 7, 1]

# function calls take the list as an argument
greatest = max(my_list)
smallest = min(my_list)
length = len(my_list)

print("Smallest:", smallest)
print("Greatest:", greatest)
print("Length of the list:", length)

# another function call 
# the list itself is an argument, the function returns a sorted copy
in_order = sorted(my_list)
print(in_order)

Список как аргумент или возвращаемое значение

Так же как встроенные функции выше, наши собственные функции тоже могут принимать список как аргумент и создавать список как возвращаемое значение. Следующая функция вычисляет центральное значение в упорядоченном списке, также называемое медианным значением:

def median(my_list: list):
    ordered = sorted(my_list)
    list_centre = len(ordered) // 2
    return ordered[list_centre]

Функция создает упорядоченную версию списка, переданного как аргумент, и возвращает элемент в самой середине. Обратите внимание на оператор целочисленного деления //, использованный здесь. Индекс списка всегда должен быть целым числом.

Функция работает так:

shoe_sizes = [45, 44, 36, 39, 40]
print("The median of the shoe sizes is", median(shoe_sizes))

ages = [1, 56, 34, 22, 5, 77, 5]
print("The median of the ages is", median(ages))

Функция также может возвращать список. Следующая функция просит пользователя вводить целые числа и возвращает ввод как список:

def input_numbers():
    numbers = []
    while True:
        user_input = input("Please type in an integer, leave empty to exit: ")
        if len(user_input) == 0:
            break
        numbers.append(int(user_input))
    return numbers

Функция использует вспомогательную переменную numbers, которая является списком. Все числа, введенные пользователем, добавляются в список. Когда из цикла выходят, функция возвращает список с помощью инструкции return numbers.

Вызов функции вот так

numbers = input_numbers()

print("The greatest number is", max(numbers))
print("The median of the numbers is", median(numbers))

мог бы вывести, например:

Этот небольшой пример демонстрирует одно из самых важных применений функций: они помогают разделить код на меньшие, легко понятные и логичные целые части.

Конечно, того же поведения можно было бы добиться и без написания собственных функций:

numbers = []
while True:
    user_input = input("Please type in an integer, leave empty to exit: ")
    if len(user_input) == 0:
        break
    numbers.append(int(user_input))

ordered = sorted(numbers)
list_centre = len(ordered) // 2
median = ordered[list_centre]

print("The greatest number is", max(numbers))
print("The median of the numbers is", median)

В этой версии следить за логикой программы сложнее, потому что уже не ясно, какие команды относятся к какой функциональности. Код выполняет те же задачи — читает ввод, вычисляет медианное значение и так далее, — но его структура менее ясна.

Организация кода в отдельные функции улучшит читаемость вашей программы, а также упростит работу с логическими целыми частями. Это, в свою очередь, поможет убедиться, что программа работает как задумано, потому что каждую функцию можно тестировать отдельно.

Еще одно важное применение функций — делать код повторно используемым. Если вам нужно выполнить какую-то функциональность несколько раз в программе, хорошая идея — создать собственную функцию и дать ей подходящее имя:

print("Shoe sizes:")
shoe_sizes = input_numbers()

print("Weights:")
weights = input_numbers()

print("Heights:")
heights = input_numbers()

Есть еще много способов использовать списки в Python. Документация Python — хорошее место, чтобы начать, если вы хотите узнать больше.

Текущие баллы можно посмотреть в синем индикаторе в правом нижнем углу страницы.