Как найти индекс элемента в списке

Python: коллекции, часть 2/4: индексирование, срезы, сортировка

В данной статье мы продолжим изучать общие принципы работы со стандартными коллекциями (модуль collections в ней не рассматривается) Python.

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. Индексирование

1. Индексирование

1.1 Индексированные коллекции

Рассмотрим индексированные коллекции (их еще называют последовательности — sequences) — список (list), кортеж (tuple), строку (string).

Под индексированностью имеется ввиду, что элементы коллекции располагаются в определённом порядке, каждый элемент имеет свой индекс от 0 (то есть первый по счёту элемент имеет индекс не 1, а 0) до индекса на единицу меньшего длины коллекции (т.е. len(mycollection)-1).

1.2 Получение значения по индексу

Для всех индексированных коллекций можно получить значение элемента по его индексу в квадратных скобках. Причем, можно задавать отрицательный индекс, это значит, что будем находить элемент с конца считая обратном порядке.

При задании отрицательного индекса, последний элемент имеет индекс -1, предпоследний -2 и так далее до первого элемента индекс которого равен значению длины коллекции с отрицательным знаком, то есть (-len(mycollection).

элементы	a	b	c	d	e
индексы	0 (-5)	1 (-4)	2 (-3)	3 (-2)	4 (-1)

Наши коллекции могут иметь несколько уровней вложенности, как список списков в примере ниже. Для перехода на уровень глубже ставится вторая пара квадратных скобок и так далее.

1.3 Изменение элемента списка по индексу

Поскольку кортежи и строки у нас неизменяемые коллекции, то по индексу мы можем только брать элементы, но не менять их:

А вот для списка, если взятие элемента по индексу располагается в левой части выражения, а далее идёт оператор присваивания =, то мы задаём новое значение элементу с этим индексом.

UPD: Примечание: Для такого присвоения, элемент уже должен существовать в списке, нельзя таким образом добавить элемент на несуществующий индекс.

2 Срезы

2.1 Синтаксис среза

Очень часто, надо получить не один какой-то элемент, а некоторый их набор ограниченный определенными простыми правилами — например первые 5 или последние три, или каждый второй элемент — в таких задачах, вместо перебора в цикле намного удобнее использовать так называемый срез (slice, slicing).

Следует помнить, что взяв элемент по индексу или срезом (slice) мы не как не меняем исходную коллекцию, мы просто скопировали ее часть для дальнейшего использования (например добавления в другую коллекцию, вывода на печать, каких-то вычислений). Поскольку сама коллекция не меняется — это применимо как к изменяемым (список) так и к неизменяемым (строка, кортеж) последовательностям.

Синтаксис среза похож на таковой для индексации, но в квадратных скобках вместо одного значения указывается 2-3 через двоеточие:

Особенности среза:

• Отрицательные значения старта и стопа означают, что считать надо не с начала, а с конца коллекции.
• Отрицательное значение шага — перебор ведём в обратном порядке справа налево.
• Если не указан старт [:stop:step]— начинаем с самого края коллекции, то есть с первого элемента (включая его), если шаг положительный или с последнего (включая его), если шаг отрицательный (и соответственно перебор идет от конца к началу).
• Если не указан стоп [start:: step] — идем до самого края коллекции, то есть до последнего элемента (включая его), если шаг положительный или до первого элемента (включая его), если шаг отрицательный (и соответственно перебор идет от конца к началу).
• step = 1, то есть последовательный перебор слева направо указывать не обязательно — это значение шага по умолчанию. В таком случае достаточно указать [start:stop]
• Можно сделать даже так [:] — это значит взять коллекцию целиком
• ВАЖНО: При срезе, первый индекс входит в выборку, а второй нет!
  То есть от старта включительно, до стопа, где стоп не включается в результат. Математически это можно было бы записать как [start, stop) или пояснить вот таким правилом:

Примеры срезов в виде таблицы:

2.2. Именованные срезы

Чтобы избавится от «магических констант», особенно в случае, когда один и тот же срез надо применять многократно, можно задать константы с именованными срезами с пользованием специальной функции slice()()

Примечание: Nonе соответствует опущенному значению по-умолчанию. То есть [:2] становится slice(None, 2), а [1::2] становится slice(1, None, 2).

2.3 Изменение списка срезом

Важный момент, на котором не всегда заостряется внимание — с помощью среза можно не только получать копию коллекции, но в случае списка можно также менять значения элементов, удалять и добавлять новые.

Проиллюстрируем это на примерах ниже:

Даже если хотим добавить один элемент, необходимо передавать итерируемый объект, иначе будет ошибка TypeError: can only assign an iterable

2.4 Выход за границы индекса

Обращение по индексу по сути является частным случаем среза, когда мы обращаемся только к одному элементу, а не диапазону. Но есть очень важное отличие в обработке ситуации с отсутствующим элементом с искомым индексом.

Обращение к несуществующему индексу коллекции вызывает ошибку:

А в случае выхода границ среза за границы коллекции никакой ошибки не происходит:

Примечание: Для тех случаев, когда функционала срезов недостаточно и требуются более сложные выборки, можно воспользоваться синтаксисом выражений-генераторов, рассмотрению которых посвещена 4 статья цикла.

3 Сортировка элементов коллекции

Сортировка элементов коллекции важная и востребованная функция, постоянно встречающаяся в обычных задачах. Тут есть несколько особенностей, на которых не всегда заостряется внимание, но которые очень важны.

3.1 Функция sorted()

Мы может использовать функцию sorted() для вывода списка сортированных элементов любой коллекции для последующее обработки или вывода.

• функция не меняет исходную коллекцию, а возвращает новый список из ее элементов;
• не зависимо от типа исходной коллекции, вернётся список (list) ее элементов;
• поскольку она не меняет исходную коллекцию, ее можно применять к неизменяемым коллекциям;
• Поскольку при сортировке возвращаемых элементов нам не важно, был ли у элемента некий индекс в исходной коллекции, можно применять к неиндексированным коллекциям;
• Имеет дополнительные не обязательные аргументы:
  reverse=True — сортировка в обратном порядке
  key=funcname (начиная с Python 2.4) — сортировка с помощью специальной функции funcname, она может быть как стандартной функцией Python, так и специально написанной вами для данной задачи функцией и лямбдой.

Пример сортировки списка строк по длине len() каждого элемента:

3.2 Функция reversed()

Функция reversed() применяется для последовательностей и работает по другому:

• возвращает генератор списка, а не сам список;
• если нужно получить не генератор, а готовый список, результат можно обернуть в list() или же вместо reversed() воспользоваться срезом [: :-1];
• она не сортирует элементы, а возвращает их в обратном порядке, то есть читает с конца списка;
• из предыдущего пункта понятно, что если у нас коллекция неиндексированная — мы не можем вывести её элементы в обратном порядке и эта функция к таким коллекциям не применима — получим «TypeError: argument to reversed() must be a sequence»;
• не позволяет использовать дополнительные аргументы — будет ошибка «TypeError: reversed() does not take keyword arguments».

3.3 Методы списка .sort() и .reverse()

У списка (и только у него) есть особые методы .sort() и .reverse() которые делают тоже самое, что соответствующие функции sorted() и reversed(), но при этом:

• Меняют сам исходный список, а не генерируют новый;
• Возвращают None, а не новый список;
• поддерживают те же дополнительные аргументы;
• в них не надо передавать сам список первым параметром, более того, если это сделать — будет ошибка — не верное количество аргументов.

Обратите внимание: Частая ошибка начинающих, которая не является ошибкой для интерпретатора, но приводит не к тому результату, который хотят получить.

3.4 Особенности сортировки словаря

В сортировке словаря есть свои особенности, вызванные тем, что элемент словаря — это пара ключ: значение.

UPD: Так же, не забываем, что говоря о сортировке словаря, мы имеем ввиду сортировку полученных из словаря данных для вывода или сохранения в индексированную коллекцию. Сохранить данные сортированными в самом стандартном словаре не получится, они в нем, как и других неиндексированных коллекциях находятся в произвольном порядке.

• sorted(my_dict) — когда мы передаем в функцию сортировки словарь без вызова его дополнительных методов — идёт перебор только ключей, сортированный список ключей нам и возвращается;
• sorted(my_dict.keys()) — тот же результат, что в предыдущем примере, но прописанный более явно;
• sorted(my_dict.items()) — возвращается сортированный список кортежей (ключ, значение), сортированных по ключу;
• sorted(my_dict.values()) — возвращается сортированный список значений

Отдельные сложности может вызвать сортировка словаря не по ключам, а по значениям, если нам не просто нужен список значений, и именно выводить пары в порядке сортировки по значению.

Для решения этой задачи можно в качестве специальной функции сортировки передавать lambda-функцию lambda x: x[1] которая из получаемых на каждом этапе кортежей (ключ, значение) будет брать для сортировки второй элемент кортежа.

UPD от ShashkovS: 3.5 Дополнительная информация по использованию параметра key при сортировке

Допустим, у нас есть список кортежей названий деталей и их стоимостей.
Нам нужно отсортировать его сначала по названию деталей, а одинаковые детали по убыванию цены.

Перед тем, как сравнивать два элемента списка к ним применялась функция prepare_item, которая меняла знак у стоимости (функция применяется ровно по одному разу к каждому элементу. В результате при одинаковом первом значении сортировка по второму происходила в обратном порядке.

Чтобы не плодить утилитарные функции, вместо использования сторонней функции, того же эффекта можно добиться с использованием лямбда-функции.

(на английском). — еще один комментарий с детальным примером ShashkovS к данной статье

UPD от ShashkovS: 3.6 Устойчивость сортировки

Допустим данные нужно отсортировать сначала по столбцу А по возрастанию, затем по столбцу B по убыванию, и наконец по столбцу C снова по возрастанию.

Если данные в столбце B числовые, то при помощи подходящей функции в key можно поменять знак у элементов B, что приведёт к необходимому результату.
А если все данные текстовые? Тут есть такая возможность.
Дело в том, что сортировка sort в Python устойчивая (начиная с Python 2.2), то есть она не меняет порядок «одинаковых» элементов.

Списки (list). Функции и методы списков

Сегодня я расскажу о таком типе данных, как списки, операциях над ними и методах, о генераторах списков и о применении списков.

Что такое списки?

Списки в Python — упорядоченные изменяемые коллекции объектов произвольных типов (почти как массив, но типы могут отличаться).

Чтобы использовать списки, их нужно создать. Создать список можно несколькими способами. Например, можно обработать любой итерируемый объект (например, строку) встроенной функцией list:

Список можно создать и при помощи литерала:

Как видно из примера, список может содержать любое количество любых объектов (в том числе и вложенные списки), или не содержать ничего.

И еще один способ создать список — это генераторы списков. Генератор списков — способ построить новый список, применяя выражение к каждому элементу последовательности. Генераторы списков очень похожи на цикл for.

Возможна и более сложная конструкция генератора списков:

Но в сложных случаях лучше пользоваться обычным циклом for для генерации списков.

Функции и методы списков

Создать создали, теперь нужно со списком что-то делать. Для списков доступны основные встроенные функции, а также методы списков.

Таблица «методы списков»

Метод	Что делает
list.append(x)	Добавляет элемент в конец списка
list.extend(L)	Расширяет список list, добавляя в конец все элементы списка L
list.insert(i, x)	Вставляет на i-ый элемент значение x
list.remove(x)	Удаляет первый элемент в списке, имеющий значение x. ValueError, если такого элемента не существует
list.pop([i])	Удаляет i-ый элемент и возвращает его. Если индекс не указан, удаляется последний элемент
list.index(x, [start [, end]])	Возвращает положение первого элемента со значением x (при этом поиск ведется от start до end)
list.count(x)	Возвращает количество элементов со значением x
list.sort([key=функция])	Сортирует список на основе функции
list.reverse()	Разворачивает список
list.copy()	Поверхностная копия списка
list.clear()	Очищает список

Нужно отметить, что методы списков, в отличие от строковых методов, изменяют сам список, а потому результат выполнения не нужно записывать в эту переменную.

И, напоследок, примеры работы со списками:

Изредка, для увеличения производительности, списки заменяют гораздо менее гибкими массивами (хотя в таких случаях обычно используют сторонние библиотеки, например NumPy).

Python: проверить индекс элемента в списке

Списки полезны по-разному по сравнению с другими типами данных из-за их универсальности. В этой статье мы рассмотрим одну из самых распространенных операций со списками — поиск индекса элемента.

Мы рассмотрим различные сценарии поиска элемента, то есть нахождение первого, последнего и всех вхождений элемента. А также что происходит, когда искомого элемента не существует.

Использование Функции index()

Все операции, упомянутые в предыдущем абзаце, можно выполнить с помощью встроенной функции index() . Синтаксис этой функции:

Параметр element , естественно, представляет собой элемент который мы ищем. Параметры start и end являются необязательными и представляют диапазон индексов, в котором мы ищем element .

Значение по умолчанию для start — 0 (поиск с начала), а значение по умолчанию для end — это количество элементов в списке (поиск до конца списка).

Функция возвращает первую позицию element в списке, которую она могла найти, независимо от того, сколько равных элементов осталось после первого вхождения.

Нахождение первого появления элемента

Использование функции index() без установки каких-либо значений для start и end даст нам первое вхождение искомого element :

Что даст нам ожидаемый результат:

Поиск всех вхождений элемента

Чтобы найти все вхождения элемента, мы можем использовать необязательный параметр start , чтобы мы выполняли поиск только в определенных сегментах списка.

Например, предположим, что первое вхождение элемента в index 3 . Чтобы найти следующий, нам нужно будет продолжить поиск первого появления этого элемента после индекса 3 . Мы будем повторять этот процесс, меняя место начала поиска, пока мы найдем новые вхождения элемента:

Запуск этого кода даст нам:

Здесь нам пришлось использовать блок try , так как функция index() выдает ошибку, когда не может найти указанный element в заданном диапазоне. Это может быть необычно для разработчиков, которые больше привыкли к другим языкам, поскольку такие функции обычно возвращают -1 / null , когда элемент не может быть найден.

Однако в Python мы должны быть осторожны и использовать блок try при использовании этой функции.

Другой, более изящный способ сделать то же самое — использовать понимание списка и полностью игнорировать функцию index() :

Что даст нам тот же результат, что и раньше. У этого подхода есть дополнительное преимущество в том, что он не использует блок try .

Нахождение последнего появления элемента

Если вам нужно найти последнее вхождение элемента в списке, есть два подхода, которые вы можете использовать с функцией index() :

1. Переверните список и найдите первое вхождение в перевернутом списке
2. Просмотрите все вхождения элемента и отслеживайте только последнее вхождение

Что касается первого подхода, если бы мы знали первое вхождение element в обратном списке, мы могли бы найти позицию последнего вхождения в исходном. В частности, мы можем сделать это, вычтя reversed_list_index — 1 из длины исходного списка:

Что даст нам желаемый результат:

Что касается второго подхода, мы могли бы настроить код, который мы использовали, чтобы найти все вхождения, и отслеживать только последнее обнаруженное вхождение:

Что даст нам тот же результат:

Вывод

Мы рассмотрели некоторые из наиболее распространенных способов использования функции index() и способы избежать ошибки в некоторых случаях.

Помните о потенциально необычном поведении функции index() , когда она выдает ошибку вместо возврата -1 / None , когда элемент не найден в списке.