Массивы в Python
Массив в Python содержит последовательность данных. В программировании на Python нет эксклюзивного объекта массива, потому что мы можем выполнять все операции с массивом, используя список. Сегодня мы узнаем о массиве и различных операциях, которые мы можем выполнять с массивом (списком).
Python поддерживает все операции, связанные с массивами, через свой объект списка. Начнем с инициализации одномерного массива.
Пример
Элементы массива в Python определяются в скобках [] и разделяются запятыми. Ниже приведен пример объявления одномерного массива.
Результатом приведенного выше примера программы с одномерным массивом будет:
Индексация массива начинается с 0. Значит, значение индекса 2 переменной arr равно 3.
В некоторых других языках программирования, таких как Java, когда мы определяем массив, нам также необходимо определить тип элемента, поэтому мы ограничены хранением только этого типа данных в массиве. Например, int brr [5]; может хранить только целые данные.
Но python дает нам гибкость, позволяющую иметь разные типы данных в одном массиве. Посмотрим на пример.
Это дает следующий результат:
В приведенном выше примере вы можете видеть, что массив student_marks имеет три типа данных – строку, int и float.
Многомерный массив
Двухмерный массив в Python можно объявить следующим образом.
Он выдаст следующий результат:
Точно так же мы можем определить трехмерный массив или многомерный массив в python.
Теперь, когда мы знаем, как определять и инициализировать массив в python. Мы рассмотрим различные операции, которые мы можем выполнять с массивом.
Обход массива с использованием цикла for
Мы можем использовать цикл for для обхода элементов массива. Ниже приведен простой пример цикла for для обхода массива.
На изображении ниже показан результат работы приведенного выше примера программы для работы с массивами.
Обход 2D-массива
Следующий код выводит элементы построчно, а следующая часть печатает каждый элемент данного массива.
Добавление
Новые элементы Four и Five будут добавлены в конец массива.
Вы также можете добавить массив к другому массиву. В следующем коде показано, как это можно сделать.
Теперь наш одномерный массив arrayElement превращается в многомерный массив.
Определение размера
Мы можем использовать функцию len для определения размера массива. Давайте посмотрим на простой пример длины массива Python.
Python предоставляет особый способ создания массива из другого массива с использованием нотации срезов. Давайте посмотрим на несколько примеров срезов массива.
На изображении ниже показан пример вывода программы фрагмента массива Python.
Вставка массива
Мы можем вставить элемент в массив с помощью функции insert().
Функция pop
Мы можем вызвать функцию pop для массива, чтобы удалить элемент из массива по указанному индексу.
Модуль array. Массивы в python
Модуль array определяет массивы в python. Массивы очень похожи на списки, но с ограничением на тип данных и размер каждого элемента.
Размер и тип элемента в массиве определяется при его создании и может принимать следующие значения:
| Код типа | Тип в C | Тип в python | Минимальный размер в байтах |
|---|---|---|---|
| ‘b’ | signed char | int | 1 |
| ‘B’ | unsigned char | int | 1 |
| ‘h’ | signed short | int | 2 |
| ‘H’ | unsigned short | int | 2 |
| ‘i’ | signed int | int | 2 |
| ‘I’ | unsigned int | int | 2 |
| ‘l’ | signed long | int | 4 |
| ‘L’ | unsigned long | int | 4 |
| ‘q’ | signed long long | int | 8 |
| ‘Q’ | unsigned long long | int | 8 |
| ‘f’ | float | float | 4 |
| ‘d’ | double | float | 8 |
Массивы изменяемы. Массивы поддерживают все списковые методы (индексация, срезы, умножения, итерации), и другие методы.
Методы массивов (array) в python
Вот и всё, что можно было рассказать про массивы. Они используются редко, когда нужно достичь высокой скорости работы. В остальных случаях массивы можно заменить другими типами данных: списками, кортежами, строками.
Массивы Python
В Питоне нет структуры данных, полностью соответствующей массиву. Однако, есть списки, которые являются их надмножеством, то есть это те же массивы, но с расширенным функционалом. Эти структуры удобнее в использовании, но цена такого удобства, как всегда, производительность и потребляемые ресурсы. И массив, и список – это упорядоченные коллекции, но разница между ними заключается в том, что классический массив должен содержать элементы только одного типа, а список Python может содержать любые элементы.
Создание массива
Существует несколько способ создать массив. Ниже приведены примеры как это можно сделать.
Многомерный массив
Двухмерный массив в Python можно объявить следующим образом.
Операции с массивами
Давайте теперь рассмотрим операции, которые Пайтон позволяет выполнять над массивами.
Обход массива с использованием цикла for
Мы можем использовать цикл for для обхода элементов массива.
Обход многомерного массива
Для того чтоб получить элементы многомерного массива придётся использовать вложенные циклы.
Добавление
Мы можем использовать функцию insert() для вставки элемента по указанному индексу. Элементы из указанного индекса сдвигаются вправо на одну позицию.
Определение размера
Используйте метод len() чтобы вернуть длину массива (число элементов массива).
Не стоит путать размер массива с его размерностью!
Срез Python предоставляет особый способ создания массива из другого массива.
Функция pop
В Python удалить ненужные элементы из массива можно при помощи метода pop, аргументом которого является индекс ячейки. Как и в случае с добавлением нового элемента, метод необходимо вызвать через ранее созданный объект.
Методы массива
В Python есть набор встроенных методов, которые вы можете использовать при работе с list.
| Метод | Значение |
| append() | Добавляет элементы в конец списка |
| clear() | Удаляет все элементы в списке |
| copy() | Возвращает копию списка |
| count() | Возвращает число элементов с определенным значением |
| extend() | Добавляет элементы списка в конец текущего списка |
| index() | Возвращает индекс первого элемента с определенным значением |
| insert() | Добавляет элемент в определенную позицию |
| pop() | Удаляет элемент по индексу |
| remove() | Убирает элементы по значению |
| reverse() | Разворачивает порядок в списке |
| sort() | Сортирует список |
Модуль array
Если Вам всё-таки нужен именно классический массив, вы можете использовать встроенный модуль array. Он почти не отличается от структуры list, за исключением, пожалуй, объявления.
Вот небольшая демонстрация:
Типы элементов массива
Элементы массива в модуле array могут быть следующих типов:
| Код типа | Тип в C | Тип в python |
| ‘b’ | signed char | int |
| ‘B’ | unsigned char | int |
| ‘h’ | signed short | int |
| ‘H’ | unsigned short | int |
| ‘i’ | signed int | int |
| ‘I’ | unsigned int | int |
| ‘l’ | signed long | int |
| ‘L’ | unsigned long | int |
| ‘q’ | signed long long | int |
| ‘Q’ | unsigned long long | int |
| ‘f’ | float | float |
| ‘d’ | double | float |
Как Вы можете видеть, со строками модуль не работает.
Массивы в Python – основы работы
Массив популярен в большинстве языков программирования, таких как C / C ++, JavaScript и т. д.
Что такое массив в Python?
Массив в Python – это набор элементов, которые хранятся в непрерывных ячейках памяти, это идея хранения нескольких элементов одного типа вместе, упрощает вычисление позиции каждого элемента, просто добавляя смещение к базовому значению. Это контейнер, который может содержать фиксированное количество элементов, и эти элементы должны быть одного типа.
Комбинация массивов может сэкономить много времени за счет уменьшения общего размера кода. Используется для хранения нескольких значений в одной переменной. Например, у вас есть список элементов, которые хранятся в соответствующих переменных, например:
Если вы хотите перебрать автомобили и найти конкретный, вы можете использовать массив.
Массив может обрабатываться в Python с помощью модуля с именем array. Это полезно, когда нам нужно манипулировать только определенными значениями данных. Ниже приведены термины для понимания концепции массива:
Элемент – каждая составляющая, хранящаяся в массиве, называется элементом.
Индекс – расположение элемента в массиве имеет числовой индекс, который используется для определения положения элемента.
Представление массива
Массив можно объявлять по-разному и на разных языках. Следует учитывать следующие важные моменты:
Операции с массивами
Некоторые из основных операций, поддерживаемых массивом, следующие:
Массив можно создать в Python, импортировав модуль массива в программу.
Доступ к элементам массива
Мы можем получить доступ к элементам массива, используя соответствующие индексы этих элементов.
Объяснение: В приведенном выше примере мы импортировали массив, определили переменную с именем «a», которая содержит элементы массива, и распечатали элементы, обращаясь к элементам через индексы массива.
Как изменить или добавить элементы
Массивы изменяемы, и их элементы можно изменять аналогично спискам.
Объяснение: В приведенном выше примере мы импортировали массив и определили переменную с именем «numbers», которая содержит значение массива. Если мы захотим изменить или добавить элементы в массив, мы можем сделать это, определив конкретный индекс массива, в котором хотим изменить или добавить элементы.
Зачем использовать массивы в Python?
Комбинация массивов экономит много времени. Массив может уменьшить общий размер кода.
Как удалить элементы?
Элементы могут быть удалены из массива с помощью оператора Python del. Если мы хотим удалить какое-либо значение из массива, сделаем это, используя индексы определенного элемента.
Объяснение: В приведенном выше примере мы импортировали массив и определили переменную с именем «number», в которой хранятся значения массива. Здесь, используя оператор del, мы удаляем третий элемент [3] данного массива.
Нахождение длины массива
Длина массива определяется как количество элементов, присутствующих в массиве. Возвращает целочисленное значение, равное общему количеству элементов, присутствующих в этом массиве.
Объединение массивов
Мы можем легко объединить любые два массива, используя символ +.
В приведенном выше примере мы определили переменные с именами «a, b, c», которые содержат значения массива.
Объяснение: Мы импортировали массив и определили переменную с именем «x», которая содержит значение массива, а затем напечатали элементы, используя индексы.
Руководства по структурам данных Python: массивы
Как реализовать массивы в Python, используя только встроенные типы данных и классы из стандартной библиотеки? Здесь есть примеры кода и рекомендации.
Массив — фундаментальная структура данных, реализованная в большинстве языков программирования, имеющая широчайший спектр применений в различных алгоритмах.
В этой статье мы рассмотрим реализации массива в Python с использованием только основных конструкций языка или возможности стандартной библиотеки Python.
Вы увидите сильные и слабые стороны каждого подхода, так что сможете решить, какая реализация подходит для вас в каждом конкретном случае.
Но прежде чем мы окунёмся в суть, давайте сначала вспомним основы.
Итак, как работаю массивы в Python и для чего они нужны?
Массивы состоят из данных фиксированного размера, что позволяет эффективно обращаться к каждому элементу по его индексу.
Поскольку элементы массива хранятся в соседних ячейках памяти, то они являются смежными структурами (в отличие от связанных структур данных, таких как связанный список).
Реальной аналогией для массива является парковка:
В целом, можно рассматривать парковку как единый объект. Но внутри этого объекта есть места для парковки, каждое из которых имеет уникальный номер. Парковочные места представляют собой некие контейнеры для размещения транспортных средств и каждое парковочное место может быть либо пустым, либо занятым автомобилем, мотоциклом или каким-либо другим транспортным средством, оставленным на хранение.
Но не все парковки одинаковы:
Некоторые парковки могут быть предназначены только для хранения транспортных средств одним класса. Например, парковка для автобусов не примет мотоциклы или велосипеды. «Ограниченная» таким образом парковка соответствует структуре данных «типизированный массив», в котором допускаются только элементы, с данными только с одинаковыми характеристиками.
В стандартной библиотеке Python есть несколько структур подобных массиву, которые несколько различаются своими свойствами. Если вам интересно, как объявить массив в Python, то дальнейший список поможет выбрать правильную конструкцию.
Давайте обсудим возможные варианты:
Изменяемые одномерные динамические массивы — list
Списки являются основой языка Python. Несмотря на свое название, динамическая реализация списков Python за кулисами. И это значит, что списки позволяют добавлять или удалять элементы, автоматически регулируя размер места для хранения элементов, выделяя или освобождая память.
Списки Python могут содержать произвольные элементы любого типа — в Python «всё» есть объект, включая функции. Поэтому можно смешивать, сравнивать различные типы данных и хранить их все в одном списке.
Это мощная возможность, но недостатком является то, что при поддержке различных типов данных одновременно они обычно не плотно упакованы и вся структура занимает большее места, чем реально необходимо для хранения.
Неизменяемый контейнер, кортеж — tuple
Кортежи встроены в Python. В отличие от списков объекты tuple неизменяемы, т.е. элементы не могут быть добавлены или удалены, все элементы кортежа определяются во время создания и в дальнейшем не могут быть изменены.
Как и списки, кортежи могут содержать элементы произвольных типов данных. Обладание такой гибкостью является мощным свойством, но опять же, как и в списках, данные могут быть не плотно упакованы в сравнении с типизированным массивом.
Базовый типизированный массив — array.array
Модуль array Python обеспечивает эффективное хранение базовых типов данных в C-стиле, таких как байты, 32‑разрядные целые числа, числа с плавающей точкой и т. д.
Такое ограничение для множества объектов array.array более эффективно с точки зрения использования памяти, чем списки и кортежи. Элементы, хранящиеся в них, плотно упакованы, и это может быть полезно для хранения больших объёмов элементов одного и того же типа.
В результате такого сходства между списками и массивами объектов, массив можно использовать в качестве «эквивалентной замены», что не требует серьезных изменений вашего кода.
Неизменные массивы символов Юникода — str
Python 3.x использует объекты str для хранения текстовых данных в виде неизменных последовательностей символов Юникода. Собственно говоря, это означает, что str — это рекурсивная структура данных, где каждый символ сам является объектом str с длиной равной 1, кроме того, он не может быть изменён.
Строковые объекты эффективны с точки зрения использования памяти, поскольку плотно упакованы и все элементы относятся к одному типе данных. Если вы храните текст в Юникоде, то надо использовать все возможности обработки. Поскольку строки неизменны, то для модификации необходимо создать копию. Наиболее близким эквивалентом «изменяемой строки» является список, где хранятся отдельные символы.
Неизменный массив байт — bytes
Изменяемый массив байт — bytearray
Какой способ представления массивов надо использовать в Python?
Есть ряд встроенных в Python структур данных и есть выбор, когда речь заходит о реализации массивов. В этой статье мы сосредоточились на основных языковых конструкциях и структурах данных, включенных в стандартную библиотеку.
Оставаясь в рамках естественных типов данных Python и стандартной библиотеки, вот к чему сводится наш выбор:
Лично мне, в большинстве случаев, нравится начинать с простого list и только потом думать о повышении производительности или объёме памяти, если это становится проблемой.
Это особенно важно, если необходимо сделать выбор между использованием списка или массива. Ключевое различие здесь заключается в том, что массивы Python более эффективны, чем списки при разговоре о памяти, но автоматически не делает их приоритетными в каждом конкретном случае.
Использование list в качестве базовой структуры реализации массива общего назначения ускоряет разработку и делает программирование комфортным.
Я понял, что в начале проекта это обычно гораздо важнее, чем выжимание из кода последние капли производительности.
Ознакомьтесь с полной серией статей «Основные структуры данных в Python». В этой статье чего-то не хватает или вы нашли ошибку? Помогите коллеге и оставьте комментарий ниже.
