Python: коллекции, часть 3: конкатенация, добавление и удаление элементов19.01.2017 08:19

imageПродолжим изучать общие принципы работы со стандартными коллекциями (модуль collections в ней не рассматривается) Python. Будут рассматриваться способы конкатенации (объединения) 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. Конкатенация строк, кортежей, списков, словарей без изменения исходных.
  2. Конкатенация множеств без изменения исходных.
  3. Конкатенация 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 Конкатенация 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. Конкатенация 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 конкатенации списков (list) возможны два 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. 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. Конкатенация 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 = set(['a', 'b'])
b = set([     '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        # Обычная конкатенация 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 = set(['a', 'b'])
b = set([     'b', 'c'])
c = set([     '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 Конкатенация 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)         
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)
 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 = set(['a', 'b'])
b = set([     'b', 'c'])
a.difference_update(b)
print(a, b)         # {'a'} {'b', 'c'}
a = set(['a', 'b'])
b = set([     'b', 'c'])
b.difference_update(a)
print(a, b)         # {'a', 'b'} {'c'}

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

a = set(['a', 'b'])
b = set([     'b', 'c'])
b.intersection_update(a)
print(a, b)         # {'b', 'a'} {'b'}

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

a = set(['a', 'b'])
b = set([     '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.

Комментарии (4)

  • 19 января 2017 в 01:48

    0

    ↑

    ↓

    В качестве предложения. Было бы замечательно сопровождать рассказ об операциях с коллекциями информацией о сложности операций в О-нотации. Это полезная информация при выборе коллекций для использования.

    • 19 января 2017 в 01:50

      0

      ↑

      ↓

      В конце первой статьи приведены ссылки на информацию по алгоритмической сложности операций с коллекциями.

  • 19 января 2017 в 02:50 (комментарий был изменён)

    0

    ↑

    ↓ 

     a.append(b)
 print(a, b)        # [1, 2, 3, [4, 5]]  [4, 5]

    Это — не конкатенация, уберите.

    Чтоб два раза не вставать: 

    >>> a, b = [1, 2, 3], [4, 5]
>>> a + b  # вот это - конкатенация
[1, 2, 3, 4, 5]
>>> [*a, *b]  # работает на версии питона 3.5 и выше
[1, 2, 3, 4, 5]
>>>

    и, наконец, 
    >>> a += b  # эквивалентно a.extend(b)
>>> a
[1, 2, 3, 4, 5]

  • 19 января 2017 в 03:02

    0

    ↑

    ↓ 

    a = set(['a', 'b'])

     — этот синтаксис устарел лет десять назад, с появлением литерала множества: 
    a = {'a', 'b'}

© Habrahabr.ru