Мэтиз. Изучаем Python. Crash course2 n d e d i t i o na h a n d s o n, p r o j e c t b a s e d i n t r o d u c t i o n t o p r o g r a m m i n g

• Название: Crash course2 n d e d i t i o na h a n d s o n, p r o j e c t b a s e d i n t r o d u c t i o n t o p r o g r a m m i n g
• Дата: 28.06.2022
• Размер: 6.2 Mb.
• Имя файла: Мэтиз. Изучаем Python.pdf
• Тип: Документы; #618322
• страница: 9 из 52

74 Глава 4 • Работа со списками
Простая статистика с числовыми списками
Некоторые функции Python предназначены для работы с числовыми списками.
Например, вы можете легко узнать минимум, максимум и сумму числового списка:
>>> digits = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0]
>>> min(digits)
0
>>> max(digits)
9
>>> sum(digits)
45
ПРИМЕЧАНИЕ В примерах этой главы используются короткие списки чисел, но это делается только для того, чтобы данные помещались на странице . Примеры также бу- дут работать и в том случае, если список содержит миллионы чисел .
Генераторы списков
Описанный выше способ генерирования списка squares состоял из трех или четырех строк кода. Генератор списка (list comprehension) позволяет сгенерировать тот же список всего в одной строке. Генератор списка объединяет цикл for и создание новых элементов в одну строку и автоматически присоединяет к списку все новые элемен- ты. Учебники не всегда рассказывают о генераторах списка начинающим программи- стам, но я привожу этот материал, потому что вы с большой вероятностью встретите эту конструкцию, как только начнете просматривать код других разработчиков.
В следующем примере список квадратов, знакомый вам по предыдущим примерам, строится с использованием генератора списка:
squares.py
squares = [value**2 for value in range(1,11)]
print(squares)
Чтобы использовать этот синтаксис, начните с содержательного имени списка, например squares
. Затем откройте квадратные скобки и определите выражение для значений, которые должны быть сохранены в новом списке. В данном приме- ре это выражение value**2
, которое возводит значение во вторую степень. Затем напишите цикл for для генерирования чисел, которые должны передаваться вы- ражению, и закройте квадратные скобки. Цикл for в данном примере — for value in range(1,11)
— передает значения с 1 до 10 выражению value**2
. Обратите вни- мание на отсутствие двоеточия в конце команды for
Результатом будет уже знакомый вам список квадратов:
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]
Чтобы успешно писать собственные генераторы списков, необходим опреде- ленный опыт. Тем не менее, как только вы освоитесь с созданием обычных

Работа с частью списка 75
списков, вы оцените возможности генераторов. Когда после очередного трех- четырехстрочного блока вам это надоест, подумайте о написании собственных генераторов списков.
УПРАЖНЕНИЯ
4.3. Считаем до 20: используйте цикл for для вывода чисел от 1 до 20 включительно.
4.4. Миллион: создайте список чисел от 1 до 1 000 000, затем воспользуйтесь циклом for для вывода чисел. (Если вывод занимает слишком много времени, остановите его нажатием
Ctrl+C
или закройте окно вывода.)
4.5. Суммирование миллиона чисел: создайте список чисел от 1 до 1 000 000, затем вос- пользуйтесь функциями min()
и max()
и убедитесь в том, что список действительно начи- нается с 1 и заканчивается 1 000 000. Вызовите функцию sum() и посмотрите, насколько быстро Python сможет просуммировать миллион чисел.
4.6. Нечетные числа: воспользуйтесь третьим аргументом функции range() для создания списка нечетных чисел от 1 до 20. Выведите все числа в цикле for.
4.7. Тройки: создайте список чисел, кратных 3, в диапазоне от 3 до 30. Выведите все числа своего списка в цикле for
4.8. Кубы: результат возведения числа в третью степень называется кубом. Например, куб 2 записывается в языке Python в виде
2**3
. Создайте список первых 10 кубов (то есть кубов всех целых чисел от 1 до 10) и выведите значения всех кубов в цикле for.
4.9. Генератор кубов: используйте конструкцию генератора списка для создания списка первых 10 кубов.
Работа с частью списка
В главе 3 вы узнали, как обращаться к отдельным элементам списка, а в этой главе мы занимались перебором всех элементов списка. Также можно работать с конкрет- ным подмножеством элементов списка; в Python такие подмножества называются
сегментами (slices).
Создание сегмента
Чтобы создать сегмент на основе списка, следует задать индексы первого и послед- него элементов, с которыми вы намереваетесь работать. Как и в случае с функцией range()
, Python останавливается на элементе, предшествующем второму индексу.
Скажем, чтобы вывести первые три элемента списка, запросите индексы с 0 по 3, и вы получите элементы 0, 1 и 2.
В следующем примере используется список игроков команды:
players.py
players = ['charles', 'martina', 'michael', 'florence', 'eli']
❶
print(players[0:3])

76 Глава 4 • Работа со списками
В точке  выводится сегмент, включающий только первых трех игроков. Вывод сохраняет структуру списка, но включает только первых трех игроков:
['charles', 'martina', 'michael']
Подмножество может включать любую часть списка. Например, чтобы ограничить- ся вторым, третьим и четвертым элементами списка, создайте сегмент, который начинается с индекса 1 и заканчивается на индексе 4:
players = ['charles', 'martina', 'michael', 'florence', 'eli']
print(players[1:4])
На этот раз сегмент начинается с элемента 'martina'
и заканчивается элементом 'florence'
:
['martina', 'michael', 'florence']
Если первый индекс сегмента не указан, то Python автоматически начинает сегмент от начала списка:
players = ['charles', 'martina', 'michael', 'florence', 'eli']
print(players[:4])
Без начального индекса Python берет элементы от начала списка:
['charles', 'martina', 'michael', 'florence']
Аналогичный синтаксис работает и для сегментов, включающих конец списка. На- пример, если вам нужны все элементы с третьего до последнего, начните с индекса 2 и не указывайте второй индекс:
players = ['charles', 'martina', 'michael', 'florence', 'eli'] print(players[2:])
Python возвращает все элементы с третьего до конца списка:
['michael', 'florence', 'eli']
Этот синтаксис позволяет вывести все элементы от любой позиции до конца спи- ска независимо от его длины. Вспомните, что отрицательный индекс возвращает элемент, находящийся на заданном расстоянии от конца списка; следовательно, вы можете получить любой сегмент от конца списка. Например, чтобы отобрать последних трех игроков из списка, используйте сегмент players[-3:]
:
players = ['charles', 'martina', 'michael', 'florence', 'eli']
print(players[-3:])
Программа выводит имена трех последних игроков, причем продолжает работать даже при изменении размера списка.

Работа с частью списка 77
ПРИМЕЧАНИЕ В квадратные скобки, определяющие сегмент, также можно включить третье значение . Это значение, если оно присутствует, сообщает Python, сколько эле- ментов следует пропускать при выборе элементов в заданном диапазоне .
Перебор содержимого сегмента
Если вы хотите перебрать элементы, входящие в подмножество элементов, исполь- зуйте сегмент в цикле for
. В следующем примере программа перебирает первых трех игроков и выводит их имена:
players = ['charles', 'martina', 'michael', 'florence', 'eli']
print("Here are the first three players on my team:")
❶
for player in players[:3]:
print(player.title())
Вместо того чтобы перебирать весь список игроков , Python ограничивается первыми тремя именами:
Here are the first three players on my team:
Charles
Martina
Michael
Сегменты приносят огромную пользу во многих ситуациях. Например, при соз- дании компьютерной игры итоговый счет игрока может добавляться в список после окончания текущей партии. После этого программа может получить три лучших результата игрока, отсортировав список по уменьшению и получив сег- мент, включающий только три элемента. При работе с данными сегменты могут использоваться для обработки данных блоками заданного размера. Или при по- строении веб-приложения сегменты могут использоваться для постраничного вывода информации так, чтобы на каждой странице выводился соответствующий объем информации.
Копирование списка
Часто разработчик берет существующий список и создает на его основе совершенно новый список. Посмотрим, как работает копирование списков, и рассмотрим одну ситуацию, в которой копирование списка может принести пользу.
Чтобы скопировать список, создайте сегмент, включающий весь исходный список без указания первого и второго индекса (
[:]
). Эта конструкция создает сегмент, который начинается с первого элемента и завершается последним; в результате создается копия всего списка.
Представьте, что вы создали список своих любимых блюд и теперь хотите создать отдельный список блюд, которые нравятся вашему другу. Пока вашему другу

78 Глава 4 • Работа со списками нравятся все блюда из нашего списка, поэтому вы можете создать другой список простым копированием нашего:
foods.py
❶
my_foods = ['pizza', 'falafel', 'carrot cake']
❷
friend_foods = my_foods[:]
print("My favorite foods are:")
print(my_foods)
print("\nMy friend's favorite foods are:")
print(friend_foods)
В точке  создается список блюд с именем my_foods
. В точке  создается другой список с именем friend_foods
. Чтобы создать копию my_foods
, программа запра- шивает сегмент my_foods без указания индексов и сохраняет копию в friend_foods
При выводе обоих списков становится видно, что оба списка содержат одинаковые данные:
My favorite foods are:
['pizza', 'falafel', 'carrot cake']
My friend's favorite foods are:
['pizza', 'falafel', 'carrot cake']
Чтобы доказать, что речь в действительности идет о двух разных списках, добавим новое блюдо в каждый список:
my_foods = ['pizza', 'falafel', 'carrot cake']
❶
friend_foods = my_foods[:]
❷
my_foods.append('cannoli')
❸
friend_foods.append('ice cream')
print("My favorite foods are:")
print(my_foods)
print("\nMy friend's favorite foods are:")
print(friend_foods)
В точке  исходные элементы my_foods копируются в новый список friend_foods
, как было сделано в предыдущем примере. Затем в  каждый список добавля- ется новый элемент:
'cannoli'
в my_foods
, а в точке 
'ice cream'
добавляется в friend_foods
. После этого вывод двух списков наглядно показывает, что каждое блюдо находится в соответствующем списке.
My favorite foods are:
❹
['pizza', 'falafel', 'carrot cake', 'cannoli']
My friend's favorite foods are:
❺
['pizza', 'falafel', 'carrot cake', 'ice cream']

Работа с частью списка 79
Вывод в точке  показывает, что элемент 'cannoli'
находится в списке my_foods
, а элемент 'ice cream'
в этот список не входит. В точке  видно, что 'ice cream'
вхо- дит в список friend_foods
, а элемент 'cannoli'
в этот список не входит. Если бы эти два списка просто совпадали, то их содержимое уже не различалось бы. Например, вот что происходит при попытке копирования списка без использования сегмента:
my_foods = ['pizza', 'falafel', 'carrot cake']
# Не работает:
❶
friend_foods = my_foods my_foods.append('cannoli')
friend_foods.append('ice cream')
print("My favorite foods are:")
print(my_foods)
print("\nMy friend's favorite foods are:")
print(friend_foods)
Вместо того чтобы сохранять копию my_foods в friend_foods в точке , мы зада- ем friend_foods равным my_foods
. Этот синтаксис в действительности сообщает
Python, что новая переменная friend_foods должна быть связана со списком, уже хранящимся в my_foods
, поэтому теперь обе переменные связаны с одним списком.
В результате при добавлении элемента 'cannoli'
в my_foods этот элемент также появляется в friend_foods
. Аналогичным образом элемент 'ice cream'
появляется в обоих списках, хотя на первый взгляд он был добавлен только в friend_foods
Вывод показывает, что оба списка содержат одинаковые элементы, а это совсем не то, что требовалось:
My favorite foods are:
['pizza', 'falafel', 'carrot cake', 'cannoli', 'ice cream']
My friend's favorite foods are:
['pizza', 'falafel', 'carrot cake', 'cannoli', 'ice cream']
ПРИМЕЧАНИЕ Если какие-то подробности в этом примере кажутся непонятными, не огорчайтесь . В двух словах, если при работе с копией списка происходит что-то непред- виденное, убедитесь в том, что список копируется с использованием сегмента, как это делается в нашем первом примере .
УПРАЖНЕНИЯ
4.10. Сегменты: добавьте в конец одной из программ, написанных в этой главе, фрагмент, который делает следующее:
• Выводит сообщение «The irst three items in the list are:», а затем использует сегмент для вывода первых трех элементов из списка.
• Выводит сообщение «Three items from the middle of the list are:», а затем использует сегмент для вывода первых трех элементов из середины списка.
• Выводит сообщение «The last three items in the list are:», а затем использует сегмент для вывода последних трех элементов из списка.

80 Глава 4 • Работа со списками
4.11. Моя пицца, твоя пицца: начните с программы из упражнения 4.1. Создайте копию списка с видами пиццы, присвойте ему имя friend_pizzas
. Затем сделайте следующее:
• Добавьте новую пиццу в исходный список.
• Добавьте другую пиццу в список friend_pizzas
• Докажите, что в программе существуют два разных списка. Выведите сообщение
«My favorite pizzas are:», а затем первый список в цикле for
. Выведите сообщение
«My friend’s favorite pizzas are:», а затем второй список в цикле for. Убедитесь в том, что каждая новая пицца находится в соответствующем списке.
4.12. Больше циклов: во всех версиях foods .py из этого раздела мы избегали использования цикла for при выводе для экономии места. Выберите версию foods .py и напишите два цик- ла for для вывода каждого списка.
Кортежи
Списки хорошо подходят для хранения наборов элементов, которые могут из- меняться на протяжении жизненного цикла программы. Например, возможность модификации списков жизненно необходима при работе со списками пользовате- лей сайта или списками персонажей игры. Однако в некоторых ситуациях требу- ется создать список элементов, который не может изменяться. Кортежи (tuples) предоставляют именно такую возможность. В языке Python значения, которые не могут изменяться, называются неизменяемыми (immutable), а неизменяемый список называется кортежем.
Определение кортежа
Кортеж выглядит как список, не считая того, что вместо квадратных скобок ис- пользуются круглые скобки. После определения кортежа вы можете обращаться к его отдельным элементам по индексам точно так же, как это делается при работе со списком.
Допустим, имеется прямоугольник, который в программе всегда должен иметь строго определенные размеры. Чтобы гарантировать неизменность размеров, мож- но объединить размеры в кортеж:
dimensions.py
❶
dimensions = (200, 50)
❷
print(dimensions[0])
print(dimensions[1])
В точке  определяется кортеж dimensions
, при этом вместо квадратных скобок используются круглые. В точке  каждый элемент кортежа выводится по отдельно- сти с использованием того же синтаксиса, который использовался для обращения к элементу списка:
200 50

Кортежи 81
Посмотрим, что произойдет при попытке изменения одного из элементов в кортеже dimensions
:
dimensions = (200, 50)
❶
dimensions[0] = 250
Код в точке  пытается изменить первое значение, но Python возвращает ошибку типа. По сути, так как мы пытаемся изменить кортеж, а эта операция недопустима для объектов этого типа, Python сообщает о невозможности присваивания нового значения элементу в кортеже:
Traceback (most recent call last):
File "dimensions.py", line 3, in
dimensions[0] = 250
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment
И это хорошо, потому что мы хотим, чтобы Python сообщал о попытке изменения размеров прямоугольника в программе, выдавая сообщение об ошибке.
ПРИМЕЧАНИЕ Формально кортеж определяется наличием запятой; круглые скобки просто делают запись более аккуратной и понятной . Если вы хотите определить кортеж, состоящий из одного элемента, включите завершающую запятую:
my_t = (3,)
Обычно создание кортежа из одного элемента не имеет особого смысла . Тем не менее это может произойти при автоматическом генерировании кортежей .
Перебор всех значений в кортеже
Для перебора всех значений в кортеже используется цикл for
, как и при работе со списками:
dimensions = (200, 50)
for dimension in dimensions:
print(dimension)
Python возвращает все элементы кортежа по аналогии с тем, как это делается со списком:
200 50
Замена кортежа
Элементы кортежа не могут изменяться, но вы можете присвоить новое значение переменной, в которой хранится кортеж. Таким образом, для изменения размеров прямоугольника следует переопределить весь кортеж:

82 Глава 4 • Работа со списками
❶
dimensions = (200, 50)
print("Original dimensions:")
for dimension in dimensions:
print(dimension)
❷
dimensions = (400, 100)
❸
print("\nModified dimensions:")
for dimension in dimensions:
print(dimension)
Блок, начинающийся в точке , определяет исходный кортеж и выводит исходные размеры. В точке  в переменной dimensions сохраняется новый кортеж, после чего в точке  выводятся новые размеры. На этот раз Python не выдает сообщений об ошибке, потому что замена значения переменной является допустимой операцией:
Original dimensions:
200 50
Modified dimensions:
400 100
По сравнению со списками структуры данных кортежей относительно просты.
Используйте их для хранения наборов значений, которые не должны изменяться на протяжении жизненного цикла программы.
УПРАЖНЕНИЯ
4.13. Шведский стол: меню «шведского стола» в ресторане состоит всего из пяти пунктов.
Придумайте пять простых блюд и сохраните их в кортеже.
• Используйте цикл for для вывода всех блюд, предлагаемых рестораном.
• Попробуйте изменить один из элементов и убедитесь в том, что Python отказывает- ся вносить изменения.
• Ресторан изменяет меню, заменяя два элемента другими блюдами. Добавьте блок кода, который заменяет кортеж, и используйте цикл for для вывода каждого элемен- та обновленного меню.
Стиль программирования
Итак, вы постепенно начинаете писать более длинные программы, и вам стоит по- знакомиться с некоторыми рекомендациями по стилевому оформлению кода. Не жалейте времени на то, чтобы ваш код читался как можно проще. Понятный код помогает следить за тем, что делает ваша программа, и упрощает изучение вашего кода другими разработчиками.
Программисты Python выработали ряд соглашений по стилю, чтобы весь код имел хотя бы отдаленно похожую структуру. Научившись писать «чистый» код Python,

Стиль программирования