Python: Lister og tupler PDF

Python: Lister og tupler Gaddis: Kapittel 7 TDT4110 IT Grunnkurs Professor Guttorm Sindre Denne uka Vi trenger å Støttes av Hente data fra bruker Fra tastatur: Andre former for input input()...

Python: Lister og tupler Gaddis: Kapittel 7 TDT4110 IT Grunnkurs Professor Guttorm Sindre Denne uka Vi trenger å Støttes av Hente data fra bruker Fra tastatur: Andre former for input input() Vise data til bruker Tekst til skjerm: Andre former for output print() m.m. Lagre data i minnet for bruk videre i Variable, enkle datatyper: …sammensatte datatyper: programmet Heltall, flyttall, strenger, Lister, tupler, mengder, dictionary, sannhetsverdier objekter / klasser Lagre data permanent (og hente) Tekstfiler Binærfiler Prosessere data Operatorer Innebygde funksjoner og metoder = , +=… +, -, *… >, ==, … Styre hvorvidt og hvor ofte Kontrollstruktur Kontrollstruktur programsetninger utføres standard sekvens Valg if-setning Unntaksbehandling Repetisjoner løkker (while, for) Rekursjon Gjøre programmet forståelig Kommentarer Bryte ned problemet i deler Funksjoner Objektorientert design Oppnå fleksibilitet og gjenbrukbarhet Moduler Klasser og arv Forstå hva vi har gjort feil Feilmeldinger Debugging 2 Læringsmål og pensum Mål – Denne og senere uker: Vite om sammensatte datatyper i Python – …og velge riktig type ut fra problemet – Denne uka: Kunne løse programmeringsproblemer med – Lister og tupler – Mestre noen spesifikke Python-mekanismer for lister – Slicing, kopiering – Operatoren in – Vanlige innebygde liste-metoder og funksjoner Pensum – Starting out with Python, Chapter 7: Lists and Tuples Tidligere lært Enkle datatyper: heltall, flyttall, strenger, lister – Hver variabel inneholder én verdi – i = 5 – navn = ’Nina’ – medlem = True – score = 2.77 Datamaskiner skal behandle store mengder data – Kommer ikke langt med bare enkle datatyper – Tusen tall… lage tusen variable tall1, tall2, …., tall1000 – Vanskelig å gå gjennom dette i løkke… Derfor: sammensatte datatyper Hver variabel kan inneholde flere verdier I vårt pensum: lister, tupler, mengder, dictionary Sammensatte datatyper Regulær Hva bruke når? tallserie: Range-objekt Er rekkefølgen på elementer viktig? Sekvens av JA: liste eller tuppel …. eller enkelttegn: NEI: mengde eller dictionary Streng Kan dupliserte elementer forekomme? JA: liste eller tuppel NEI: mengde eller dictionary Trengs raske oppslag på verdi? NEI: liste eller tuppel (oppslag ikke viktig, eller kun oppslag på indeks) JA: mengde eller dictionary Mengde: kun verdien - Dictionary: verdien er nøkkel til andre data Må data kunne endres ”in place”? JA: liste, mengde, eller dictionary (de er muterbare - ”mutable” ) NEI: tuppel (er ikke muterbar - ”immutable” , à la strenger) Hva bruke når? – i dag Er rekkefølgen på elementer viktig? JA: liste eller tuppel NEI: mengde eller dictionary Kan dupliserte elementer forekomme? JA: liste eller tuppel NEI: mengde eller dictionary Trengs raske oppslag på verdi? JA: mengde eller dictionary Mengde: kun verdien - Dictionary: verdien som nøkkel NEI: liste eller tuppel (oppslag ikke viktig, eller kun på indeks) Vil vi endre data ”in place”? JA: liste, (er muterbare - ”mutable”) NEI: tuppel ( er ”immutable”, a la strenger) Sekvenser Kapittel 7.1 Sekvenser Sekvens: – objekt med flere dataverdier i rekkefølge Python har flere sekvenstyper. Pensum: Ikke-muterbare (immutable): Strenger Range-objekter Tupler: – Primært brukt for samlinger av heterogene data, f.eks. – pos = (x, y, z) # koordinater til en gjenstand i 3D – land_info = (’Norge’, 47, 5.2, ’NOK’, True) – Muterbare (mutable) – Lister: – Primært brukt for samlinger av homogene data, f.eks. – temp_siste_uke = [7.5, 8.9, 5.6, 10.1, 9.2, 5.5, 6.0] – terningkast = [1, 4, 3, 6, 2, 2, 2, 3, 6, 5] 8 Introduksjon til lister Kapittel 7.2 Opprette lister Opprette liste i Python kan gjøres ved å… ramse opp elementene: dager = [’Mandag’, ’Tirsdag’, ’Onsdag’, ’Torsdag’, ’Fredag’, ’Lørdag’, ’Søndag’] lage en tom liste (sette inn elementer senere) kundeliste = [ ] kundeliste.append(’Petter’) bruke * som repetisjonsoperator salg_pr_mnd = * 12 # lager lista [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0] bruke funksjonen list( ) på et itererbart objekt som f.eks range() oddetall = list(range(1, 10, 2)) # lager lista [1,3,5,7,9] skrive en ”list comprehension” kvadrattall = [x * x for x in range(1,100)] # lager lista [1, 4, 9, 16, …, 9801, 10000] 10 Prosessering av lister Kan bruke / endre enkeltelementer ved indeksering Første indeks er 0 Siste indeks er [n-1], der n er antall element i lista dager = [’Mandag’, ’Tirsdag’, ’Onsdag’, ’Torsdag’, ’Fredag’, ’Lørdag’, ’Søndag’] – Hente element, f.eks. idag = dager # gir ’Tirsdag’ – Endre element, f.eks. dager = ’Laurdag’ # mulig fordi liste er muterbar Kan også operere på hele lister, f.eks. print(dager) # skriver ut hele lista len(dager) # returnerer antall elementer i lista (her 7) ny_liste = dager + [0, 0, 0, 0] # gir [’Mandag’, ’Tirsdag’, ’Onsdag’, ’Torsdag’, ’Fredag’, ’Lørdag’, ’Søndag’, 0, 0, 0, 0] # bruker + som konkateneringsoperator dager.sort( ) # sorterer elementer stigende (her alfabetisk) 11 For-løkker gjennom lister To ulike måter – Aksessere verdiene direkte – Aksessere via indeks Viktig å skjønne forskjellen! – Første eksempel: gjør samme på to ulike måter liste = [’Per’, ’Nina’, ’Jo’, ’Lucinda’, ’Geir’] liste = [’Per’, ’Nina’, ’Jo’, ’Lucinda’, ’Geir’] for navn in liste: for i in range(len(liste)): print(navn) print(liste[i]) # navn blir ’Per’, så ’Nina’, så ’Jo’, … # i blir 0, 1, 2, 3, 4 # dermed blir liste[i] ’Per’, ’Nina’, ’Jo’, … − Andre eksempel: to ulike behov: L = [5.32, 0.0, 5.67, 6.08, 0.0, 6.01] L = [5.32, 0.0, 5.67, 6.08, 0.0, 6.01] lengste = L nr = 0 # indeks for lengste hopp for x in L: # x blir 5.32, 0.0, 5.67, … for i in range(len(L)): # range(6): i blir 0, 1, 2, 3, 4, 5 if x > lengste: if L[i] > L[nr]: lengste = x nr = i print(’Lengste hopp:’ , lengste) print(’Lengste hopp:’ , L[nr]) print(’ kom i forsøk nr’ , nr + 1) 12 Problemet krever bare verdiene. Problemet krever også posisjon i lista Oppgave: Hovedstadsquiz LETTERE: MIDDELS: VANSKELIGERE: Start med koden Start med koden (a) Start med koden quiz_lett_v0.py quiz_mid_v0.py quiz_van_v0.py Fullfør funksjonen Fullfør funksjonen Fullfør funksjonen still_spm() som går still_spm() som går still_spm() som spør i gjennom lista land i gjennom lista land i tilfeldig rekkefølge rekkefølge og spør hva rekkefølge og spør med random.choice( ) som er hovedstad i hvert hva som er hovedstad inntil det ikke er flere land. Du trenger ikke i hvert land. Sjekk mot land å spørre om. sjekke om brukeren lista fasit og si om Returner to lister: land svarer riktig. Returner brukeren svarer rett hvor svaret var riktig antall spørsmål som ble eller ikke, la og land hvor svaret stilt. funksjonen returnere var galt. antall rette. Løsninger ligger på tilsvarende filer med navn …_v1.py 13 Slicing (skiving) av lister Kapittel 7.3 Å skive/slice lister Slice: et spenn av enheter som er tatt fra en sekvens – Slicing syntaks: liste[start : slutt : inkrement] – kopi av elementer fra opprinnelig liste – fra og med start, til (men ikke med) slutt Hvis start ikke er spesifisert, brukes 0 som start Hvis slutt ikke spesifiseres brukes len(liste) som slutt Hvis inkrement ikke spesifisert brukes +1 – negative indekser er relative til listens slutt liste = [1,2,3,4,5,6] x = liste[0:2] # gir x = [1,2] x = liste[3:-1] # gir x = [4,5] x = liste[1:6:2] # gir x = [2,4,6] 15 Endring av lister ved hjelp av slice Kan også bruke slice-uttrykk til å endre innhold: A = [1,2,3,4,5,6] # Lager ei liste A med 6 element A[:2] = [0,0] # Endrer to første, gir A=[0,0,3,4,5,6] A[-2:] = [9,9] # Endrer to siste, gir A=[0,0,3,4,9,9] A[0::2] = [5,5,5] # Endrer annet hvert, gir A=[5,0,5,4,5,9] A[-3:]=[ ] # Bytter tre siste m. tom liste. Gir A=[5,0,5] A[3:]=[4,5,6] # Hekter på [4,5,6] etter siste. Gir A=[5,0,5,4,5,6] A[3:3]=[1,1,1] # Setter inn 1-ere v indeks 3. Gir A=[5,0,5,1,1,1,4,5,6] Innsetting på slutten, kan også bruke extend( ) A.extend([9,17]) # Gir A=[5,0,5,1,1,1,4,5,6,9,17] NB: Understreking _ i eksemplene kommer ikke i lista, er bare for å vise hvilke endringer som skjedde 16 Teste om et element fins i lista Kapittel 7.4 in-operatoren Eksistens av element i liste kan testes med løkke: funnet = False i=0 while (not funnet) and (i < len(liste)): if liste[i] == det_vi_leter_etter: funnet = True i+=1 Enklere: in-operatoren… if item in list: – Vårt eksempel: if det_vi_leter_etter in liste: funnet = True – True hvis den er i listen, ellers False – Men kan trenge løkke hvis vi skal gjøre noe mer – F.eks. vite posisjon til elementet, telle antall treff, fjerne duplikatelementer, eller lignende 18 Metoder og funksjoner for lister Kapittel 7.5 Flere nyttige listeoperasjoner Metoder: liste.metodenavn(), Funksjoner: funknavn(liste), Operator A=[1,2,3] append(item) - innsetting til slutt A.append(5) eller extend(liste) – utvidelse til slutt insert(index, item) - inn v index A.extend() # Gir A=[1,2,3,5] index(verdi) A.insert(2,9) # Gir A=[1,2,9,3,5] – Indeks for 1. forekomst av verdien n = A.index(9) # Gir n = 3 sort() – sorterer i stigende rkflg # gir feilmelding hvis ikke funnet reverse() – snur lista A.sort( ) # gir A=[1,2,3,5,9] remove(verdi) A.reverse( ) # gir A=[9,5,3,2,1] – Fjerner 1. forekomst av verdien A.remove(2) # gir A=[9,5,3,1] len() – lengde av lista T = len(A) # gir T = 4 max(), min() - størst, minst m = max(A) # gir m = 9 – Hvis tekst: alfabetisk reversed() – returnerer liste i omvendt B = reversed(A) # gir B = [1,3,5,9] rekkefølge # men A er uendret del liste[i] del A # gir A=[9,5,1] – Fjerner element m indeks i Kopiering av lister Kapittel 7.6 Å kopiere lister Hvis man skriver list1 = list2, … refererer begge variable til samme liste Gjør vi deretter list2 = 9, vil også list1 være endret Hvis man ønsker en uavhengig kopi av ei liste, må man gjøre noe annet… nedenfor er tre ulike alternativer list1 = [1,2,3,4] list2 = list1[:] # slice som er hele list1, eller… # list2 = list(list1) # list2 = [] + list1 22 To-dimensjonale lister Kapittel 7.8 To-dimensjonale lister To-dimensjonale tabeller brukes i mange sammenhenger I Python realiseres 2D-tabeller som lister av lister – Ytterste liste: hvert element er en hel rad – Innerste liste (kolonnene): hvert element er en verdi For å prosessere 2D lister trenger man 2 indekser Typisk brukes nøstede løkker til å prosessere dem 24 2D lister : liste av lister (kunne også brukt liste av tupler) data = ([ ['land', 'hovedstaden', 'arealet'], ['Norge', 'Oslo', 385186], ['Sverige', 'Stockholm', 449964]]) Kolonne 0 Kolonne 1 Kolonne 2 Rad 0 ’land’ ’hovedstaden’ ’arealet’ Rad 1 ’Norge’ ’Oslo’ 385186 Rad 2 ’Sverige’ ’Stockholm’ 449964 print(data) # Skriver ut Norge fasit = data # fasit blir Stockholm data = ‘Land’ # Endrer ‘land’ til ‘Land’ Lage lister av vilkårlig størrelse Fremgangsmåte 1: – Først lage tom liste, legge til elementer etter hvert Fremgangsmåte 2: – Masse-opprette elementer med gitt verdi Bruke ”list comprehensions” Eks.: Lage en 2-dimensjonal 10x10 matrise med 0’er: tabell_10x10 = [[0 for col in range(10)] for row in range(10)] Eks.: Lage en 3-dimensjonal 3x3x3 matrise med 1’ere: tabell_3d = [[[1 for x in range(3)] for y in range(3)] for z in range(3)] 26 Tupler Kapittel 7.9 Tupler Tuppel: en ikke-muterbar sekvens (kan ikke endres) – Likner ellers på lister – Når den er opprettet kan innholdet ikke endres – Format: tuple_name = (item1, item2, …) – Tupler støtter operasjoner slik som lister gjør det Elementer kan hentes med indekser Har metoder som index Innebygde funksjoner som len, min, max Har slicing-uttrykk Har operatorene in, + og * Kodeeksempel: tone_tuppel.py 28 Tupler (forts.) Tupler støtter ikke endringsmetoder: – append, remove, insert, reverse, sort – Ulempe: mindre fleksible – Men noen Python-operasjoner krever tupler – Fordel: – Programmet kjører raskere – Tryggere for data som ikke skal endres (f.eks. ukedager, måneder) Funksjonene list() og tuple(): konverterer mellom de to tuppel = (1,2,3) print(tuppel) # skriver 1 liste = list(tuppel) # gir liste = [1,2,3] tuppel2 = tuple(liste) # gir tuppel2 = (1,2,3) 29 Oppsummering Dette kapitlet dekket: – Lister Repetisjons- og konkateneringsoperatorer Indeksering Teknikker for å prossesere lister (gå igjennom lister) Å slice (plukke ut deler) og kopiere lister Listemetoder og innebygde funksjoner for lister To-dimensjonale lister – Tupler Ikke muterbar (kan ikke endres) Forskjeller fra lister, fordeler og ulemper