Продвинутые методы и техники списков в python

Как производить математические вычисления при помощи списков Python

Зачастую мы используем списки только для хранения в них информации, но мы также можем и производить с их помощью математические вычисления. В данном разделе мы постараемся ответить на наиболее распространенные вопросы на эту тему.

Как вычислить средневзвешенное значение списка

Средневзвешенное значение весьма похоже на среднее значение, но все же не совсем. Средневзвешенное значение зависит не только от значений переменных, но и от их весов.

Данное определение может показаться несколько туманным, поэтому его лучше разобрать на конкретном примере. Допустим, у нас есть два списка.

Тогда мы при помощи следующего кода можем легко вычислить средневзвешенное значение:

for c in range(len(cost)):
   cost = (cost * cases / sum(cases))
cost = sum(cost)
print(cost)

Результат:

Но есть и другие способы это сделать. Например, следующий:

sum(cost * cases / sum(cases) for c in range(len(cost)))

Или вот такой вариант:

sum(cost * cases for c in range(len(cost))) / sum(cases)

И наконец, мы можем вычислить средневзвешенное значение с помощью функции .

Для этого мы сначала создадим переменную  , в которую сохраним результат выполнения функции zip(), аргументами которой будут списки  и . В результате мы увидим список, состоящий только из кортежей. Первое значение каждого из кортежей будет из списка , что соответствует цене, а второе — из списка , что обозначает количество покупок по данной цене.

# Вот что функция `zip()` делает со списками
print(list(zip(cost, cases)))
# Вычисляем средневзвешенное значение
print(sum() / sum(cases))

Не забыли, что функция  делает с вашими списками? Она буквально поэлементно связывает их вместе в один список, состоящий из кортежей. Например, выражение  даст следующий результат:

Как посчитать квантиль

Квантили, наряду с максимумами и минимумами, используются для составления сводного анализа данных. Также выделяют 25%, 50% и 75% квантили (процентили), их еще называют 1, 2 и 3 квартиль соответственно.

Таким образом, вам необходимо вычислить минимум пять чисел, чтобы составить краткую справку по вашим данным. А именно: минимум, максимум, медиана и два квартиля.

Минимум и максимум найти несложно, но что насчет квартилей?

Это также просто. Допустим, у нас есть набор данных, состоящий из 25 наблюдений, отсортированный от минимума к максимуму.

• 25% процентиль или, иначе говоря, первый квартиль, вычисляется посредством умножения  на . В результате получаем , при округлении в большую сторону . Это дает нам номер нашего наблюдения, который и будет искомым квартилем.
• Тритий квартиль, он же 75% процентиль мы вычисляем, умножая  на . В результате получаем , что при округлении дает . Таким образом, мы получаем 19 элемент нашего списка, который и будет искомой величиной.
• Медианное значение вычисляется при помощи умножения  на . После округления им будет 13 элемент нашего списка.

Но как это оформить в виде программы?

Самый простой способ — использовать NumPy. Вот пример вычисления медианного значения (он же 50% процентиль или второй квартиль):

# Импортируем библиотеку NumPy
import numpy as np
# Создаем массив
a = np.array()
# Вычисляем 50% процентиль нашего NumPy-массива
p = np.percentile(a, 50)
# Выводим результат
print(p)

Результат:

Как поэлементно суммировать списки

Допустим, у нас есть два списка:

И мы хотим получить в результате список, состоящий из сумм соответствующих элементов этих списков. Есть несколько способов это сделать.

При помощи базового Python

from operator import add
list(map(add, list1, list2))

В результате получаем следующий список: .

Или мы можем использовать представление списков вместе с функцией .

При помощи NumPy

Предыдущие примеры отлично работают с небольшими списками, но когда вы работаете с большими данными, лучше использовать NumPy.

Вам нужно будет импортировать библиотеку NumPy и конвертировать ваши списки в массивы NumPy.

# Импортируем библиотеку NumPy
import numpy as np
# Преобразуем списки в массивы NumPy 
vector1 = np.array()
vector2 = np.array()
# Поэлементно их суммируем
sum_vector = vector1 + vector2 
# Выводим результат
print(sum_vector)

Комиссионный сбор и ограничения

Киви-кошелек более лоялен по отношению к процентам комиссии.

На большинство способов комиссия не накладывается, только на три варианта:

1. Если пополняться через мобильный телефон, то комиссия взимается от 0% до 9,9% — все зависит от значений, установленных операторами.
2. Если операция происходит с помощью банковской карты, с учетом того, что сумма перечисления менее 3000 рублей.
3. Пополняя кошелек через терминал на сумму менее 500 рублей, пользователя также ждет комиссия.

Функции, которые когда-нибудь можно выучить

Следующие встроенные функции Python определённо не бесполезны, но они более специализированы.

Эти функции вам, возможно, будут нужны, но также есть шанс, что вы никогда не прибегнете к ним в своём коде.

• : возвращает итератор (список, набор и т. д.);
• : возвращает , если аргумент является вызываемым;
• and : вместо них рекомендуется использовать генератор-выражения;
• : округляет число;
• : эта функция выполняет деление без остатка () и операцию по модулю () одновременно;
• , и : служат для отображения чисел в виде строки в двоичной, восьмеричной или шестнадцатеричной форме;
• : возвращает абсолютное значение числа (аргумент может быть целым или числом с плавающей запятой, если аргумент является комплексным числом, его величина возвращается);
• ;
• .

Классификация люстр и критерии выбора

Разделение строки с использованием разделителя

Python может разбивать строки по любому разделителю, указанному в качестве параметра метода . Таким разделителем может быть, например, запятая, точка или любой другой символ (или даже несколько символов).

Давайте рассмотрим пример, где в
качестве разделителя выступает запятая
и точка с запятой (это можно использовать
для работы с CSV-файлами).

print("Python2, Python3, Python, Numpy".split(','))
print("Python2; Python3; Python; Numpy".split(';'))

Результат:

Как видите, в результирующих списках
отсутствуют сами разделители.

Если вам нужно получить список, в
который войдут и разделители (в качестве
отдельных элементов), можно разбить
строку по шаблону, с использованием
регулярных выражений (см. ). Когда вы берете шаблон в
захватывающие круглые скобки, группа
в шаблоне также возвращается как часть
результирующего списка.

import re

sep = re.split(',', 'Python2, Python3, Python, Numpy')
print(sep)
sep = re.split('(,)', 'Python2, Python3, Python, Numpy')
print(sep)

Результат:

Если вы хотите, чтобы разделитель был частью каждой подстроки в списке, можно обойтись без регулярных выражений и использовать list comprehensions:

text = 'Python2, Python3, Python, Numpy'
sep = ','

result = 
print(result)

Результат:

Функция list()

Еще один способ создания списков заключается в том чтобы использовать встроенную функцию . Если вызвать данную функцию без аргументов, то будет возвращен пустой список:

Если передать функции любой итерируемый объект, то он так же будет преобразован в список, например, вот так список может быть получен из строки:

Помимо строк, аргументом может быть любой итератор, например :

В общем, любая последовательность не спискового типа данных, будет преобразована к списковому типу, что бывает очень полезно, для реализации многих алгоритмов обработки данных. Например, кортеж, который является неизменяемой версией списков, может быть преобразован в список вот так:

Словарь, который хранит данные в виде пар ключ — значение, так же может быть преобразован в список, но в результирующий список попадут только имена ключей:

Множества, которые хранят только уникальные объекты, так же могут быть преобразованы в списки:

Даже строки байтов могут быть преобразованы в список:

Ну а если функции передать список, то он будет возвращен как бы без изменений, но на самом деле будет возвращена его поверхностная копия:

Как лучше выбирать элементы из списка?

Если вы хотите продуктивно работать со списками, то должны уметь получать доступ к данным, хранящимся в них.

Обычно мы получаем доступ к элементам списков, чтобы изменять определенные значения, обновлять или удалять их, или выполнять какие-либо другие операции с ними. Мы получаем доступ к элементам списков и, собственно, ко всем другим типам последовательностей, при помощи оператора индекса . Внутри него мы помещаем целое число.

# Выбираем первый элемент списка
oneZooAnimal = biggerZoo
# Выводим на экран переменную `oneZooAnimal`
print(oneZooAnimal)

Запустите данный код и убедитесь, что вы получите первый элемент списка, сохраненного в переменную . Это может быть поначалу несколько непривычно, но нумерация начинается с числа , а не .

Как получить последний элемент списка?

Ответ на этот вопрос является дополнением к объяснению в предыдущем разделе.

Попробуйте ввести отрицательное значение, например,  или , в оператор индекса, чтобы получить последние элементы нашего списка !

# Вставляем -1 
monkeys = biggerZoo
print(monkeys)
# А теперь -2
zebra = biggerZoo
print(zebra)

Не правда ли, не слишком сложно?

Что означает ошибка «Index Out Of Range»?

Эта ошибка одна из тех, которые вы будете видеть достаточно часто, особенно если вы новичок в программировании.

Лучший способ понять эту ошибку — попробовать ее получить самостоятельно.

Возьмите ваш список и передайте в оператор индекса либо очень маленькое отрицательное число, либо очень большое положительное число.

Как видите, вы можете получить ошибку «Индекс вне диапазона» в случаях, когда вы передаете в оператор индекса целочисленное значение, не попадающее в диапазон значений индекса списка. Это означает, что вы присваиваете значение или ссылаетесь на (пока) несуществующий индекс.

Срезы в списках

Если вы новичок в программировании и в Python, этот вопрос может показаться одним из наиболее запутанных.

Обычно нотация срезов используется, когда мы хотим выбрать более одного элемента списка одновременно. Как и при выборе одного элемента из списка, мы используем двойные скобки. Отличие же состоит в том, что теперь мы еще используем внутри скобок двоеточие. Это выглядит следующим образом:

# Используем нотацию срезов
someZooAnimals = biggerZoo
# Выводим на экран то, что мы выбрали
print(someZooAnimals)
# Теперь поменяем местами 2 и двоеточие
otherZooAnimals = biggerZoo
# Выводим на экран полученный результат
print(otherZooAnimals)

Вы можете видеть, что в первом случае мы выводим на экран список  начиная с его элемента , который имеет индекс . Иными словами, мы начинаем с индекса  и идем до конца списка, так как другой индекс не указан.

Что же происходит во втором случае, когда мы поменяли местами индекс  и двоеточие? Вы можете видеть, что мы получаем список из двух элементов, и . В данном случае мы стартуем с индекса  и доходим до индекса  (не включая его). Как вы можете видеть, результат не будет включать элемент .

В общем, подводя итоги:

# элементы берутся от start до end (но элемент под номером end не входит в диапазон!)
a
# элементы берутся начиная со start и до конца
a    
# элементы берутся с начала до end (но элемент под номером end не входит в диапазон!)
a

Совет: передавая в оператор индекса только двоеточие, мы создаем копию списка.

В дополнение к простой нотации срезов, мы еще можем задать значение шага, с которым будут выбираться значения. В обобщенном виде нотация будет иметь следующий вид:

# Начиная со start, не доходя до end, с шагом step
a

Так что же по сути дает значение шага?

Ну, это позволяет вам буквально шагать по списку и выбирать только те элементы, которые включает в себя значение вашего шага. Вот пример:

Обратите внимание, что если вы не указали какое-либо значение шага, оно будет просто установлено в значение . При проходе по списку ни один элемент пропущен не будет

Также всегда помните, что ваш результат не включает индекс конечного значения, который вы указали в записи среза!

Как случайным образом выбрать элемент из списка?

Для этого мы используем пакет .

# Импортируем функцию `choice` из библиотеки `random` 
from random import choice
# Создадим список из первых четырех букв алфавита
list = 
# Выведем на экран случайный элемент списка
print(choice(list))

Если мы хотим выбрать случайный элемент из списка по индексу, то можем использовать метод  из той же библиотеки .

# Импортируем функцию `randrange` из библиотеки `random`
from random import randrange
# Создадим список из первых четырех букв алфавита
randomLetters = 
# Выбираем случайный индекс нашего списка
randomIndex = randrange(0,len(randomLetters))
# Выводим случайный элемент на экран
print(randomLetters)

Совет: обратите внимание на библиотеку , она может вам пригодиться во многих случаях при программировании на Python

2. Как лучше выбирать элементы из списка?

Если вы хотите продуктивно работать со списками, то должны уметь получать доступ к данным, хранящимся в них.

Обычно мы получаем доступ к элементам списков, чтобы изменять определенные значения, обновлять или удалять их, или выполнять какие-либо другие операции с ними. Мы получаем доступ к элементам списков и, собственно, ко всем другим типам последовательностей, при помощи оператора индекса . Внутри него мы помещаем целое число.

# Выбираем первый элемент списка
oneZooAnimal = biggerZoo

# Выводим на экран переменную `oneZooAnimal`
print(oneZooAnimal)

Запустите данный код и убедитесь, что вы получите первый элемент списка, сохраненного в переменную . Это может быть поначалу несколько непривычно, но нумерация начинается с числа , а не .

Как получить последний элемент списка?

Ответ на этот вопрос является дополнением к объяснению в предыдущем разделе.

Попробуйте ввести отрицательное значение, например, или , в оператор индекса, чтобы получить последние элементы нашего списка !

# Вставляем -1 
monkeys = biggerZoo
print(monkeys)

# А теперь -2
zebra = biggerZoo
print(zebra)

Не правда ли, не слишком сложно?

Что означает ошибка «Index Out Of Range»?

Эта ошибка одна из тех, которые вы будете видеть достаточно часто, особенно если вы новичок в программировании.

Лучший способ понять эту ошибку — попробовать ее получить самостоятельно.

Возьмите ваш список и передайте в оператор индекса либо очень маленькое отрицательное число, либо очень большое положительное число.

Как видите, вы можете получить ошибку «Индекс вне диапазона» в случаях, когда вы передаете в оператор индекса целочисленное значение, не попадающее в диапазон значений индекса списка. Это означает, что вы присваиваете значение или ссылаетесь на (пока) несуществующий индекс.

Срезы в списках

Если вы новичок в программировании и в Python, этот вопрос может показаться одним из наиболее запутанных.

Обычно нотация срезов используется, когда мы хотим выбрать более одного элемента списка одновременно. Как и при выборе одного элемента из списка, мы используем двойные скобки. Отличие же состоит в том, что теперь мы еще используем внутри скобок двоеточие. Это выглядит следующим образом:

# Используем нотацию срезов
someZooAnimals = biggerZoo

# Выводим на экран то, что мы выбрали
print(someZooAnimals)

# Теперь поменяем местами 2 и двоеточие
otherZooAnimals = biggerZoo

# Выводим на экран полученный результат
print(otherZooAnimals)

Вы можете видеть, что в первом случае мы выводим на экран список начиная с его элемента , который имеет индекс . Иными словами, мы начинаем с индекса и идем до конца списка, так как другой индекс не указан.

Что же происходит во втором случае, когда мы поменяли местами индекс и двоеточие? Вы можете видеть, что мы получаем список из двух элементов, и . В данном случае мы стартуем с индекса и доходим до индекса (не включая его). Как вы можете видеть, результат не будет включать элемент .

В общем, подводя итоги:

# элементы берутся от start до end (но элемент под номером end не входит в диапазон!)
a

# элементы берутся начиная со start и до конца
a    

# элементы берутся с начала до end (но элемент под номером end не входит в диапазон!)
a

Совет: передавая в оператор индекса только двоеточие, мы создаем копию списка.

В дополнение к простой нотации срезов, мы еще можем задать значение шага, с которым будут выбираться значения. В обобщенном виде нотация будет иметь следующий вид:

# Начиная со start, не доходя до end, с шагом step
a

Так что же по сути дает значение шага?

Ну, это позволяет вам буквально шагать по списку и выбирать только те элементы, которые включает в себя значение вашего шага. Вот пример:

Обратите внимание, что если вы не указали какое-либо значение шага, оно будет просто установлено в значение. При проходе по списку ни один элемент пропущен не будет

Также всегда помните, что ваш результат не включает индекс конечного значения, который вы указали в записи среза!

Как случайным образом выбрать элемент из списка?

Для этого мы используем пакет .

# Импортируем функцию `choice` из библиотеки `random` 
from random import choice

# Создадим список из первых четырех букв алфавита
list = 

# Выведем на экран случайный элемент списка
print(choice(list))

Если мы хотим выбрать случайный элемент из списка по индексу, то можем использовать метод из той же библиотеки .

# Импортируем функцию `randrange` из библиотеки `random`
from random import randrange

# Создадим список из первых четырех букв алфавита
randomLetters = 

# Выбираем случайный индекс нашего списка
randomIndex = randrange(0,len(randomLetters))

# Выводим случайный элемент на экран
print(randomLetters)

Совет: обратите внимание на библиотеку , она может вам пригодиться во многих случаях при программировании на Python

Списки

Списки Python схожи с массивами в других языках. В Python, пустой список может быть создан следующим образом:

Python

my_list = []
my_list = list()

1 2	my_list= my_list=list()

Как вы видите, вы можете создать список при помощи квадратных скобок, или при помощи встроенного инструмента Python – list. Список состоит из таких элементов, как строки, цифры, объекты и смеси типов. Давайте взглянем на несколько примеров:

Python

my_list =
my_list2 =
my_list3 =

1 2 3

my_list=1,2,3 my_list2=»a»,»b»,»c» my_list3=»a»,1,»Python»,5

Первый список содержит 3 числа, второй 3 строки, третий содержит смесь. Вы также можете создавать списки списков, вот так:

Python

my_nested_list =
print(my_nested_list) # , ]

1 2	my_nested_list=my_list,my_list2 print(my_nested_list)# , ]

В какой-то момент вам может понадобиться скомбинировать два списка вместе. Первый способ сделать это – при помощи метода extend:

Python

combo_list =
one_list =
a = combo_list.extend(one_list)

print(a) #

1 2 3 4 5

combo_list=1 one_list=4,5 a=combo_list.extend(one_list) print(a)#

Немного проще будет просто добавить два списка вместе.

Python

my_list =
my_list2 =

combo_list = my_list + my_list2
print(combo_list) #

1 2 3 4 5

my_list=1,2,3 my_list2=»a»,»b»,»c» combo_list=my_list+my_list2 print(combo_list)#

Да, это именно настолько просто. Вы также можете сортировать список. Давайте уделим немного времени и взглянем на то, как это делается:

Python

alpha_list =
alpha_list.sort()

print(alpha_list) #

1 2 3 4

alpha_list=34,23,67,100,88,2 alpha_list.sort() print(alpha_list)#

Получилось. Видите? Давайте взглянем на еще один пример, чтобы закрепить результат:

Python

alpha_list =
sorted_list = alpha_list.sort()

print(sorted_list) # None

1 2 3 4

alpha_list=34,23,67,100,88,2 sorted_list=alpha_list.sort() print(sorted_list)# None

В этом примере мы попытались назначить сортированный список переменной. Однако, когда вы вызываете метод sort() в списке, он сортирует список на месте. Так что если вы попробуете назначить результат другой переменной, тогда возникнет объект None, который аналогичен объекту Null в других языках. Таким образом, когда вам нужно отсортировать что-нибудь, просто помните, что вы сортируете на месте, и вы не можете назначить объект другой переменной.
Вы можете разрезать список также, как вы делаете это со строкой:

Python

a = alpha_list
print(a) #

1 2	a=alpha_list3 print(a)#

Данный код выдает список из трех первых элементов.

Краткий способ создания списков list.

Понимание выражений-генераторов списков обеспечивает краткий способ создания списков.

Обычно внутри приложений создаются новые списки, в которых каждый элемент является результатом некоторых операций, примененных к каждому члену другой последовательности или итерации, или создаются подпоследовательности тех элементов, которые удовлетворяют определенному условию.

Например мы хотим создать список квадратов:

>>> squares = []
>>> for x in range(10):
...     squares.append(x**2)
...
>>> squares
# 

Обратите внимание, что код выше создает или перезаписывает переменную с именем , которая все еще существует после завершения цикла. Мы можем вычислить список квадратов без каких-либо побочных эффектов, используя:

squares = list(map(lambda x x**2, range(10)))

# это эквивалентно:

squares = x**2 for x in range(10)]

Последняя запись является более краткой и читабельной. «Список — выражение» состоит из скобок, внутри которых, сначала идет нужное нам выражение, за которым следует предложение , далее выражение может включать ноль или более подвыражений или предложения .

Результатом будет новый список, полученный в результате оценки выражения в контексте предложений и которые следуют за ним. Например, этот объединяет элементы двух списков, если они не равны:

>>> 

# это эквивалентно:

>>> combs = []
>>> for x in 1,2,3]:
...     for y in 3,1,4]:
...         if x != y
...             combs.append((x, y))
...
>>> combs

Обратите внимание, что порядок операторов and одинаков в обоих этих фрагментах. Если нужное нам выражение является кортежем, как в предыдущем примере, оно должно быть заключено в скобки

Если нужное нам выражение является кортежем, как в предыдущем примере, оно должно быть заключено в скобки .

5.6. Looping Techniques¶

When looping through dictionaries, the key and corresponding value can be
retrieved at the same time using the method.

>>> knights = {'gallahad' 'the pure', 'robin' 'the brave'}
>>> for k, v in knights.items():
...     print(k, v)
...
gallahad the pure
robin the brave

When looping through a sequence, the position index and corresponding value can
be retrieved at the same time using the function.

>>> for i, v in enumerate():
...     print(i, v)
...
0 tic
1 tac
2 toe

To loop over two or more sequences at the same time, the entries can be paired
with the function.

>>> questions = 'name', 'quest', 'favorite color'
>>> answers = 'lancelot', 'the holy grail', 'blue'
>>> for q, a in zip(questions, answers):
...     print('What is your {0}?  It is {1}.'.format(q, a))
...
What is your name?  It is lancelot.
What is your quest?  It is the holy grail.
What is your favorite color?  It is blue.

To loop over a sequence in reverse, first specify the sequence in a forward
direction and then call the function.

>>> for i in reversed(range(1, 10, 2)):
...     print(i)
...
9
7
5
3
1

To loop over a sequence in sorted order, use the function which
returns a new sorted list while leaving the source unaltered.

>>> basket = 'apple', 'orange', 'apple', 'pear', 'orange', 'banana'
>>> for i in sorted(basket):
...     print(i)
...
apple
apple
banana
orange
orange
pear

Using on a sequence eliminates duplicate elements. The use of
in combination with over a sequence is an idiomatic
way to loop over unique elements of the sequence in sorted order.

>>> basket = 'apple', 'orange', 'apple', 'pear', 'orange', 'banana'
>>> for f in sorted(set(basket)):
...     print(f)
...
apple
banana
orange
pear

It is sometimes tempting to change a list while you are looping over it;
however, it is often simpler and safer to create a new list instead.

Синтаксис

Функция filter():

Функция filter() используется для создания списка, состоящего из значений, для которых функция возвращает true. Синтаксис этого следующий:

filter(function, iterables)

Так же, как и map(), эта функция может использовать в качестве параметра пользовательские функции, а также lambda-функции.

Пример:

def func(x):
    if x>=3:
        return x
y = filter(func, (1,2,3,4))  
print(y)
print(list(y))

Результат:

<filter object at 0x00000284B9BBCC50>

Как видите, y — это объект типа функции filter, а выходной список — это список значений, которые являются истинными для условия (x>=3).

Использование lambda-функций совместно с filter():

Lambda-функция, которая используется в качестве параметра, фактически определяет условие, которое необходимо проверить.

Пример:

y = filter(lambda x: (x>=3), (1,2,3,4))
print(list(y))

Результат:

Приведенный выше код выдает тот же результат, что и предыдущая функция.

Генераторы списков

Генератором списка называется способ построения списка с применением выражения к каждому элементу, входящему в последовательность. Есть схожесть генератора списка и цикла . На этом примере мы рассмотрим простейший генератор списков:

Таким образом мы получили отдельно взятые утроенные буквы слова, введённого в кавычки. Есть множество вариантов применения генератора списков.

Пример генератора списка:

Пример посложнее:

Это усложнённая конструкция генератора списков, в которой мы сделали все возможные наборы сочетаний букв из введённых слов. Буквы-исключения видны по циклу, где стоит знак != для одной переменной и другой.