Listy¶

Listy w języku Python są podstawową strukturą dynamiczną służącą do przechowywania wielu wartości.

Info

Elementy listy indeksujemy (numerujemy) od \(0\).

Inicjalizacja listy¶

W języku Python nowe listy są domyślnie puste. Możemy je wypełnić początkowymi wartościami, ale nie możemy im nadać początkowego rozmiaru. Instrukcja lista = [10] oznacza utworzenie listy z jednym elementem: liczbą 10, a nie utworzenie listy o rozmiarze 10, jak można pomyśleć na podstawie języka C++.

Jest jednak sposób na utworzenie listy o określonym rozmiarze: poprzez wypełnienie jej początkowymi wartościami. Możemy to oczywiście zrobić w pętli, ale Python daje nam prostszą i wydajniejszą konstrukcję tworzenia list: list comprehension.

Pusta lista¶

W celu utworzenia pustej listy wystarczy jako wartość zmiennej przypisać puste nawiasy kwadratowe.

tab = []

Inicjalizacja danymi początkowymi¶

Gdy tworzymy listę, to nie podajemy jej długości. Możemy ją jednak wypełnić wartościami. Wówczas lista będzie miała długość równą liczbie podanych wartości.

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

Lista o długości zadanej przez zmienną¶

Nie możemy podać, ile elementów ma mieć lista, możemy ją jednak wygenerować używając tzw. list comprehension.

n = 10
tab = [0 for _ in range(n)]

Utworzenie dziesięcio-elementowej listy wypełnionej zerami¶

lista = [0 for _ in range(10)]

Utworzenie dziesięcio-elementowej listy wypełnionej kolejnymi wartościami od 0 do 9 włącznie¶

lista = [i for i in range(10)]

Utworzenie listy z tekstu¶

tekst = "a b c d e f"
lista = tekst.split(" ") # ["a", "b", "c", "d", "e", "f"]

Podstawowe operacje¶

Jak to z listami bywa, możemy nie tylko je tworzyć, ale także operować na ich zawartości, co krótko omówimy.

Odczytanie wartości pod zadanym indeksem¶

W celu odczytania wartości zapisanej pod zadanym indeksem używamy notacji nawiasów kwadratowych.

print(tab[2])

Ujemne indeksy¶

Standardowo, by dostać się do zadanego elementu listy, podajemy jego indeks licząc od początku listy. Możemy też jednak liczyć odległość od końca listy. Wtedy korzystamy z ujemnych indeksów, gdzie \(-1\) oznacza ostatni element listy, \(-2\) przedostatni itd.

print(tab[-1])

Zmiana wartości pod zadanym indeksem¶

Poszczególne elementy listy możemy traktować podobnie do zmiennych, możemy więc na nich przeprowadzać standardowe operacje, w szczególności przypisanie nowej wartości.

tab[2] = 10

Wypisanie listy¶

W celu wypisania całej listy wystarczy skorzystać z wbudowanej funkcji print.

print(tab)

Pobranie długości listy¶

Długość listy, tzn. liczbę elementów zapisanych w liście, możemy pobrać za pomocą funkcji len, jako parametr podając listę, której długość chcemy poznać.

length = len(tab)

print(length)

Modyfikacja zawartości listy¶

Ponieważ lista jest strukturą dynamiczną, możemy do niej swobodnie dodawać nowe elementy, a także je usuwać.

Dodanie elementu do listy¶

W celu dodania nowej wartości na koniec listy używamy metody append, jako argument podając wartość nowego elementu.

tab.append(45)

Usunięcie ostatniego elementu z listy¶

Aby usunąć ostatni element listy możemy skorzystać z metody pop nie podając do niej żadnych argumentów.

Przykład¶

tab = [1, 2, 3, 4]
tab.pop()
print(tab)

Wynik¶

[1, 2, 3]

Usunięcie i-tego elementu z listy¶

Do metody pop możemy także jako argument podać indeks elementu do usunięcia z listy.

Przykład¶

tab = [1, 2, 3, 4]
tab.pop(2)
print(tab)

Wynik¶

[1, 2, 4]

Przechodzenie po liście¶

Iteracja po elementach listy¶

W celu przejścia po kolejnych elementach listy możemy skorzystać z pętli for in.

Przykład¶

tab = [1, 2, 3, 4, 5]
for el in tab:
    print(el)

Wynik¶

Iteracja po indeksach listy¶

Jeżeli chcemy przejść pętlą wyłącznie po indeksach, możemy np. skorzystać z funkcji range jako argument podająć długość listy pobraną za pomocą funckji len.

Przykład¶

tab = [1, 2, 3, 4, 5]
for ind in range(len(tab)):
    print(tab[ind])

Wynik¶

Iteracja po elementach i indeksach¶

Jeżeli chcemy jednocześnie przejść po indeksach elementów i ich wartościach, możemy skorzystać z funkcji enumerate, do której jako argument podajemy naszą listę.

Przykład¶

tab = [1, 2, 3, 4, 5]
for ind, el in enumerate(tab):
    print(ind, el)

Wynik¶

Kopiowanie listy¶

Podczas przypisywania listy do innej zmiennej trzeba zachować ostrożność, ponieważ domyślnie lista przekazywana jest przez referencję. Spójrzmy na poniższy przykład, aby zrozumieć, co to oznacza.

Przykład¶

tab1 = [1, 2, 3, 4]
tab2 = tab1

tab2[0] = 25

print(tab1)
print(tab2)

Wynik¶

[25, 2, 3, 4]
[25, 2, 3, 4]

Info

Na początku tworzymy nową listę i zapisujemy ją w zmiennej tab1. Następnie wartość tej zmiennej przypisujemy do tab2. W kolejnym kroku zmieniamy pierwszy element listy zapisanej w zmiennej tab2. Gdy jednak wypiszemy obie listy okaże się, że wartość została także zmieniona w liście zapisanej w zmiennej tab1.

Dzieje się tak, ponieważ zmienne tab1 i tab2 wskazują na ten sam obiekt w pamięci. Gdy chcemy utworzyć faktyczną kopię listy, niepowiązaną z jej pierwotnym obiektem, możemy skorzystać z jednej z metod opisanych poniżej.

Płytka kopia (ang. shallow copy)¶

Jeżeli nasza lista zawiera tylko proste typy, np. liczby, to możemy spokojnie skorzystać z tzw. płytkiej kopii. W tym celu, podczas przypisywania wartości do nowej zmiennej, po nazwie naszej zmiennej zawierającej listę dopisujemy nawiasy kwadratowe z dwukropiek w środku.

Przykład¶

tab1 = [1, 2, 3, 4]
tab2 = tab1[:]

tab2[0] = 25

print(tab1)
print(tab2)

Wynik¶

[1, 2, 3, 4]
[25, 2, 3, 4]

Info

W tym przypadku tylko wartość zapisana w zmiennej tab2 uległa zmianie, tak jak moglibyśmy się od początku spodziewać.

Głęboka kopia (ang. deep copy)¶

Czasem płytka kopia nam nie wystarczy. Będzie tak w sytuacjach gdy w naszej liście przechowujemy złożone elementy, tzn. obiekty, np. inne listy. Wówczas możemy wykonać tzw. głęboką kopię. Wykonamy ją za pomocą funkcji deepcopy z modułu copy.

Nie należy jednak nadużywać głębokiej kopii ponieważ w wielu przypadkach jest ona bardzo kosztowna i może negatywnie wpływać na wydajność programu.

Przykład¶

from copy import deepcopy

tab1 = [[1, 2], [3, 4]]
tab2 = deepcopy(tab1)

tab2[0][0] = 25

print(tab1)
print(tab2)

Wynik¶

[[1, 2], [3, 4]]
[[25, 2], [3, 4]]