Python: коллекции, часть 3: объединение коллекций, добавление и удаление элементов

в 21:00, , рубрики: python, коллекции, модификация, начинающим, объединение, Программирование, структуры данных

imageПродолжим изучать общие принципы работы со стандартными коллекциями (модуль collections в ней не рассматривается) Python. Будут рассматриваться способы объединения и обновления коллекций с формированием новой или изменением исходной, а также способы добавлять и удалять элементы в изменяемые коллекции.

Данная статья является продолжением моей статьи "Python: коллекции, часть 2: индексирование, срезы, сортировка".

Для кого: для изучающих Python и уже имеющих начальное представление о коллекциях и работе с ними, желающих систематизировать и углубить свои знания, сложить их в целостную картину.

ОГЛАВЛЕНИЕ:

  1. Объединение строк, кортежей, списков, словарей без изменения исходных.
  2. Объединение множеств без изменения исходных.
  3. Объединение списка, словаря и изменяемого множества с изменением исходной коллекции.
  4. Добавление и удаление элементов изменяемых коллекций.
  5. Особенности работы с изменяемой и не изменяемой коллекцией.

1 Объединение строк, кортежей, списков, словарей без изменения исходных

Рассмотрим способы объединения строк, кортежей, списков, словарей без изменения исходных коллекций — когда из нескольких коллекций создаётся новая коллекция того же тип без изменения изначальных.

  1. Объединение строк (string) и кортежей (tuple) возможна с использованием оператора сложения «+»
    str1 = 'abc'
    str2 = 'de'
    str3 = str1 + str2
    print(str3)         # abcde
    
    tuple1 = (1, 2, 3)
    tuple2 = (4, 5)
    tuple3 = tuple1 + tuple2
    print(tuple3)       # (1, 2, 3, 4, 5)
    

  2. Для объединения списков (list) возможны три варианта без изменения исходного списка:
    • Добавляем все элементы второго списка к элементам первого, (аналог метод .extend() но без изменения исходного списка ):
      a = [1, 2, 3]
      b = [4, 5]
      c = a + b           
      print(a, b, c)      # [1, 2, 3]  [4, 5]  [1, 2, 3, 4, 5]
      

    • Добавляем второй список как один элемент без изменения исходного списка (аналог метода.append() но без изменения исходного списка):
      a = [1, 2, 3]
      b = [4, 5]
      c = a + [b]
      print(a, b, c)     # [1, 2, 3]  [4, 5]  [1, 2, 3, [4, 5]]
      

  3. UPD: Способ добавленный longclaps в комментариях:
    a, b = [1, 2, 3], [4, 5]
    c = [*a, *b]  # работает на версии питона 3.5 и выше
    print(c)      # [1, 2, 3, 4, 5]

  4. Со словарем (dict) все не совсем просто.

    Сложить два словаря чтобы получить третий оператором + Питон не позволяет «TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'dict' and 'dict'».

    Это можно сделать по-другому комбинируя методы .copy() и .update():

    dict1 = {'a': 1, 'b': 2}
    dict2 = {'c': 3, 'd': 4}
    dict3 = dict1.copy()
    dict3.update(dict2)
    print(dict3)        	# {'a': 1, 'c': 3, 'b': 2, 'd': 4}
    

    В Питоне 3.5 появился новый более изящный способ:

    dict1 = {'a': 1, 'b': 2}
    dict2 = {'c': 3, 'd': 4}
    dict3 = {**dict1, **dict2}
    print(dict3)        	# {'a': 1, 'c': 3, 'b': 2, 'd': 4}
    

2. Объединение множеств без изменения исходных

Для обоих типов множеств (set, frozenset) возможны различные варианты комбинации множеств (исходные множества при этом не меняются — возвращается новое множество)

image

# Зададим исходно два множества (скопировать перед каждым примером ниже)
a = {'a', 'b'}
b = {    'b', 'c'}	# отступ перед b для наглядности

  1. Объединение (union):
    c = a.union(b)     # c = b.union(a) даст такой же результат	
    # c = a + b        # Обычное объединение оператором + не работает
    		   # TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'set' and 'set'
    print(c)	   # {'a', 'c', 'b'}
    

  2. Пересечение (intersection):
     c = a.intersection(b)    # c = b.intersection(a) даст такой же результат
     print(c)                 # {'b'}
    Пересечение более 2-х множеств сразу:
    a = {'a', 'b'}
    b = {     'b', 'c'}
    c = {    'b', 'd'}
    d = a.intersection(b, c)	# Первый вариант записи
    d = set.intersection(a, b, c)   # Второй вариант записи (более наглядный)
    print(d)                        # {'b'}
    

  3. Разница (difference) — результат зависит от того, какое множество из какого вычитаем:
    c = a.difference(b)      # c = a - b другой способ записи дающий тот же результат
    print(c)                 # {'a'}
    c = b.difference(a)      # c = b - a другой способ записи дающий тот же результат
    print(c)                 # {'c'}
    

  4. Симметричная разница (symmetric_difference) Это своего рода операция противоположная пересечению — выбирает элементы из обеих множеств которые не пересекаются, то есть все кроме совпадающих:
    c = b.symmetric_difference(a)   
    # c = a.symmetric_difference(b)       # даст такой же результат
    print(c)        		      # {'a', 'c'}
    

3 Объединение списка, словаря и изменяемого множества с изменением исходной коллекции

  1. Для списка
    • Добавляем все элементы второго списка к элементам первого с измением первого списка методом .extend():
      a.extend(b)    # a += b эквивалентно a.extend(b)
      print(a, b)   # [1, 2, 3, 4, 5]  [4, 5]
      

    • Добавляем второй список как один элемент с изменением первого списка методом .append():
       a.append(b)    # a += [b] эквивалентно a.append(b)
       print(a, b)    # [1, 2, 3, [4, 5]]  [4, 5]
      

  2. Для изменения словаря с добавления элементов другого словаря используется метод .update().
    Обратите внимание: для совпадающих ключей словаря при этом обновляются значения:

    dict1 = {'a': 1, 'b': 2}
    dict2 = {'a': 100, 'c': 3, 'd': 4}
    dict1.update(dict2)
    print(dict1)        # {'a': 100, 'c': 3, 'b': 2, 'd': 4}
    

  3. Для изменяемого множества (set) кроме операций, описанных в предыдущем разделе, также возможны их аналоги, но уже с изменением исходного множества — эти методы заканчиваются на _update. Результат зависит от того, какое множество каким обновляем.
    • .difference_update()
      a = {'a', 'b'}
      b = {     'b', 'c'}
      a.difference_update(b)
      print(a, b)         # {'a'} {'b', 'c'}
      a = {'a', 'b'}
      b = {     'b', 'c'}
      b.difference_update(a)
      print(a, b)         # {'a', 'b'} {'c'}
      

    • .intersection_update()
      a = {'a', 'b'}
      b = {     'b', 'c'}
      a.intersection_update(b)
      print(a, b)         # {'b'} {'b', 'c'}
      
      a = {'a', 'b'}
      b = {     'b', 'c'}
      b.intersection_update(a)
      print(a, b)         # {'b', 'a'} {'b'}
      

    • .symmetric_difference_update()
      a = {'a', 'b'}
      b = {     'b', 'c'}
      a.symmetric_difference_update(b)    
      print(a, b)         # {'c', 'a'} {'c', 'b'}
      
      a = {'a', 'b'}
      b = {     'b', 'c'}
      b.symmetric_difference_update(a)
      print(a, b)         # {'a', 'b'} {'c', 'a'}
      

    4 Добавление и удаление элементов изменяемых коллекций

    Добавление и удаление элементов в коллекцию возможно только для изменяемых коллекций: списка (list), множества (только set, не frozenset), словаря (dict). Причём для списка, который является индексированной коллекцией, также важно на какую позицию мы добавляем элемент.
    image

    ПРИМЕЧАНИЯ:

    • Примеры использования метода .insert(index, element)

      my_list = [1, 2, 3]
      my_list.insert(0, 0)    # index = 0 - вставляем в начало
      print(my_list)          # [0, 1, 2, 3]
      
      my_list.insert(10, 4)   # Индекс выходит за границы списка -  просто добавим в конец
      print(my_list)          # [0, 1, 2, 3, 4]
      
      my_list.insert(-10, -1) # Индекс выходит за границы в минус - добавим в начало
      print(my_list)          # [-1, 0, 1, 2, 3, 4]
      
      my_list = [1, 2, 3]
      my_list.insert(1, 1.5)  # Вставим между 1 и 2 (индексация с нуля!)
      # То есть вставляется на позицию с указанным индексом, а то значение что на ней было 
      # и те что правее - сдвигаются на 1 индекс вправо
      print(my_list)          # [1, 1.5, 2, 3]
      
    • Примеры использования оператора del

      # Работает со списком
      my_list = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
      del my_list[1]          # Удаление элемента по индексу
      print(my_list)          # [1, 3, 4, 5, 6, 7]
      del my_list[-3:-1]      # Удаление элементов выбранных срезом
      print(my_list)          # [1, 3, 4, 7]
      # del my_list[10]       # IndexError: list assignment index out of range
      
      # Работает со словарем
      my_dict = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}
      del my_dict['b']
      print(my_dict)          # {'a': 1, 'c': 3}
      # del my_dict['z']      # KeyError при попытке удалить не сушествующий
      
    • Удаление и добавление элементов списка срезом рассматривается во второй статье.
    • Пример работы .append() и .extend() рассматривается в третьей главе этой статьи.

    5 Особенности работы с изменяемой и не изменяемой коллекцией

    1. Строка неизменяемая коллекция — если мы ее меняем — мы создаем новый объект!
      str1 = 'abc'
      print(str1, id(str1))       # abc 140234080454000
      str1 += 'de'
      print(str1, id(str1))       # abcde 140234079974992 - Это НОВЫЙ объект, с другим id!
      

      Пример кода с двумя исходно идентичными строками.

      str1 = 'abc'
      str2 = str1
      print(str1 is str2)       # True - это две ссылки на один и тот же объект!
      str1 += 'de'              # Теперь переменная str1 ссылается на другой объект!
      print(str1 is str2)       # False - теперь это два разных объекта!
      print(str1, str2)         # abcde abc - разные значения
      

    2. Список изменяем и тут надо быть очень внимательным, чтобы не допустить серьезную ошибку! Сравните данный пример с примером со строками выше:
      list1 = [1, 2, 3]
      list2 = list1
      print(list1 is list2)     # True - это две ссылки на один и тот же объект!
      # А дальше убеждаемся, насколько это важно:
      list1 += [4]
      print(list1, list2)       # [1, 2, 3, 4] [1, 2, 3, 4] 
      # изменилось значение ОБЕИХ переменных, так как обе переменные ссылаются на один объект!
      

      А если нужна независимая копия, с которой можно работать отдельно?

      list1 = [1, 2, 3]
      list2 = list(list1)       # Первый способ копирования
      list3 = list1[:]          # Второй способ копирования
      list4 = list1.copy()      # Третий способ копировани - только в Python 3.3+
      print(id(list1), id(list2), id(list3), id(list4))      
      # все 4 id разные, что значит что мы создали 4 разных объекта
      
      list1 += [4]              # меняем исходный список
      print(list1, list2, list3, list4)       # [1, 2, 3, 4] [1, 2, 3] [1, 2, 3] [1, 2, 3]  
      # как мы и хотели - изменив исходный объект, его копии остались не тронутыми
      


    В следующих статьях планируется продолжение:

    • (скоро) Тонкости генерации коллекций.
    • (возможно в будущем) Модуль collections.

    Приглашаю к обсуждению:

    • Если я где-то допустил неточность или не учёл что-то важное — пишите в комментариях, важные комментарии будут позже добавлены в статью с указанием вашего авторства.
    • Если какие-то моменты не понятны и требуется уточнение — пишите ваши вопросы в комментариях — или я или другие читатели дадут ответ, а дельные вопросы с ответами будут позже добавлены в статью.

Автор: DaneSoul

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля