Коллекции. Списки и кортежи

Полезная информация о print

Функция print() имеет необычные аргументы. В консоль можно выводить сразу несколько аргументов, разделяя их запятой. Аргументы могут быть разных типов данных.

print("Переменная а:", 10)

Обратите внимание, что между строкой и числом ставится пробел, который ставится по умолчанию. Если после всех аргументов для вывода в консоль написать аргумент с именем sep, то вместо пробела, будет другой разделяющий символ. Например, набор символов \n, который позволяет сделать перенос строки на следующую.

print("Покупки", "апельсин", "яблоко", "банан", sep="\n")

Именованный аргумент end убирает символ переноса строки по умолчанию и ставит то, что указано в функции.

print(1, end=" ")
print(2, end=" ")
print(3, end=" ")

Разновидности коллекций

Мы разобрали несколько типов данных (int, float и str), которые позволяют нам представить данные в виде абстракции. Но что если, нам нужно обратиться к совокупности подобных абстракций.

Для этого в Python выделяют коллекции - объекты-контейнеры, которые хранят другие объекты, чтобы обращаться к ним как к единой абстрации. Это позволяет также применять специальные функции и методы.

В Python существуют следующие коллекции.

Списки list
Кортежи tuple
Множества set
Словари dict

Списки

Рассмотрим списки list – изменяемые коллекции, которые можно формировать из любых объектов, а также добавлять в список и удалять из него элементы.

Примеры создания списков в блоке кода ниже.

shop_lst = ['apple', 'banana', 'orange']  # список строк
primes = [1, 2, 3, 10, 15, -20]  # список чисел

# пустой список
empty_lst = []
# или
empty_lst = list()

# список может состоять из списков и переменных
lst = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], digits]

# то есть, список может включать что угодно!
lst = [1, ["a", True], "b"]

Обратите внимание на имя переменной lst. Так можно указать, что за переменной скрывается список, но не использовать при этом символ i, который часто можно встретить как имя переменной цикла

Список, как и строки, можно индексировать поэлементно.

shop_lst = ['apple', 'banana', 'orange']

# индексация списков
print(shop_lst[0])
print(shop_lst[::-1])

Методы

Некоторые типы данных обладают специфическими свойствами. Например, строку str, которая содержит символы abc, можно отобразить в верхнем регистре, как ABC, а число int нельзя перевести в верхний регистр.

Метод – это функция, которая задана для конкретного типа данных (функция, которая определена внутри класса). Методы также принимают параметры и выполняют определенный код, но они всегда привязаны к конкретному типу данных. Поэтому нельзя вызвать метод, которого у соответствующего типа данных нет.

Использование методов можно увидеть в Задаче №1. Для исследуемой строки был использованы методы find rfind и split. Методы также существуют и для списков. Ниже приведены некоторые из них.

Название	Обозначение
`append(x)`	добавить элемент в конец списка
`insert(i, x)`	вставить элемент перед указанным индексом
`pop(i)`	вытащить элемент из списка по индексу и убрать его из списка

Пример использования метода списка append.

lst = [1, 2, 3]  # список чисел
lst.append(4)    # метод добавления числа в конец списка

100.append(4)      # Ошибка! Такого метода для int не существует

Кортежи. Отличия от списков

Кроме списков часто можно встретить кортежи tuple - неизменяемые коллекции. Кортеж можно создать следующим образом.

rainbow = ("red", "green", "blue")  # кортеж строк
empty_tpl = ()  # пустой кортеж
# или
empty_tpl = tuple()

Для чего нужен кортеж?

Он создается быстрее списка. Следует помнить, что коллекция занимает в памяти компьютера зарезервированное место, а по соседству с ней могут находиться ячейки, занятые другими объектами. Кроме того, каждый элемент коллекции нужно пронумеровать и в случае, если коллекция имеет возможность хранить новые элементы, то все индексы предыдущих элементов будут сдвигаться. Такой коллекцией является список и для его создания и изменения требуется много времени, в отличии от работы с кортежем.

Проверить данное утверждение можно следующем образом. Чтобы вывести в консоль информацию о существующих методах для типа данных, можно использовать функцию dir().

# вывод в консоль результата функции dir для кортежа tuple 
print(dir(tuple()))

Вывод будет выглядеть следующим образом.

['__add__', '__class__', '__class_getitem__', ... , 'count', 'index']

Мы получили список доступных методов для типа данных tuple. Обратите внимание, что методы, которые начинаются с двойного подчеркивания, мы не рассматриваем. Это магические методы Python, о которых подробнее можно узнать в объектно-ориентированном программировании на Python. После них начинаются имена методов без нижнего подчеркивания, которые нам и нужны. Из доступных для кортежа методов есть только два: count и index.

Теперь рассмотрим доступные методы для списка.

# аналогично для списков list
print(dir(list()))

Для списков вывод будет выглядеть следующим образом.

[ ... , '__str__', '__subclasshook__', 'append', 'clear', 'copy', 'count', 'extend', 'index', 'insert', 'pop', 'remove', 'reverse', 'sort']

Для списков доступно 11 методов! В списки можно добавлять значения, удалять их, менять порядок элементов и тд. Для кортежей можно посчитать количество идентичных элементов и найти индекс элемента (методы count и index, соответственно). Поэтому списки list являются изменяемыми коллекциями, а кортежи tuple неизменяемыми.

Для чего еще нужен кортеж?

В Python многие операции работают за счет кортежей. Например, множественное присвоение. Также некоторые функции возвращают пары значений, которые сформированы в кортежи, как показано в примере b. Об этом мы поговорим в следующих разделах.

a. множественное присвоение
```
x, y, z = 1, 2, 3

# на самом деле выглядит как два кортежа
(x, y, z) = (1, 2, 3)
```
b. возвращаемые значения
```
for i in enumerate(rainbow):
    print(i, type(i))
```

Проблема изменяемых коллекций

В чем разница между изменяемыми и неизменяемым коллекциями? Например, между list и tuple.

Рассмотрим следующий пример. Создадим список городов towns. Иногда можно возникнуть необходимость дублировать объект, чтобы не менять исходник. Поэтому мы попробуем создадим копию через создании переменной cities и добавим к копии списка новый город.

Обратите внимание! Для чисел или строк описанный выше способ сработает!

x = 1
y = x

y = y + 100
print(x, y) # 1 101

Тем не менее, для списка ответ будет несколько иным.

# список городов
towns = ["Москва", "Санкт-Петербург", "Казань"] 
# Дублируем его в другую переменную

cities = towns
cities.append("Новосибирск")

# посмотрим на cities и towns
print("cities -", cities)
print("towns -", towns)

То есть, изменив что-то в одном списке, изменения происходят и в исходном!

Для кортежа ситуация будет такой же, как и чисел

rainbow = ("red", "green", "blue")
# Выше мы объявили кортеж цветов rainbow
# дублируем его в другую переменную
colors = rainbow
colors += ("violet",)

# посмотрим на colors и rainbow
print("colors -", colors)
print("rainbow -", rainbow)

Конечно, методы вызываемые для списка меняют сам список, вне зависимости от количества имен переменных, которые к нему привязаны. Вы можете провести сложение списков и увидите, что они действительно изменятся. Однако, учитывайте, что методы списка list меняют сам список и для всех переменных, которые к нему привязаны, тоже произойдут изменения. Для кортежей будет происходить создание нового кортежа tuple с новым набором элементов. Поэтому кортежи являются неизменяемыми.

Ниже приведен список изменяемых и неизменяемых типов данных в Python.

Неизменяемые	Изменяемые
числа `int`	списки `list`
вещественные числа `float`	словари `dict`
кортежи `tuple`	множества `set`
строки `str`
логический тип данных `bool`

Множества

Немного о множествах. Множество set – это изменяемая коллекция уникальных неупорядоченных элементов.

Множество можно создать с помощью set(). Также существует запись с помощью фигурных скобок при наличии более одного элемента.

A = set([1, 2, 3, 3])
B = {2, 3, 7, 8}

print(A)  # {1, 2, 3}

В множество каждый элемент может входить только один раз! Например, если записать в множестве строку, то получим множество символов, которые не повторяются.

letters = set('Hello World!')
print(letters)  # {' ', '!', 'e', 'o', 'l', 'W', 'd', 'r', 'H'}

Как и в математике, множества в Python имеют те же свойства: объединение, пересечение и другие операции о которых подоробнее вы можете узнать по ссылке.

Промежуточный итог и справка по вопросам

Теперь вы знаете что такое списки и кортежи, какие для них встречаются методы. Следующие параграфы посвящены вопросам по теме. Постарайтесь ответить на предложенные вопросы сначала самостоятельно, потом перейти к объяснениям. В объяснениях будет рассмотрен подробнее новый материал, поэтому обязательно изучите их.