6  Helstu aðgerðir fyrir söfn

Töflurnar í þessum kafla eru ekki hugsaðar til að læra utanað, heldur fremur til að fletta upp í þeim. Aðgerðirnar eru flokkaðar bæði eftir notkunarsviði og tögunum sem þær virka á. Þegar þær eru skoðaðar er gott að muna að söfn (containers) geta verið strengir, listar, samstæður, mengi og ítrarar, öll söfnin nema mengi teljast vera runur (sequences), og loks eru listar einu söfnin sem eru breytanleg (mutable; það er hægt að breyta stökum gildum í þeim). Það er skýringin á því að föll sem breyta stökum gildum eru öll saman í töflunni í kafla 6.5: „Föll sem duga bara á lista“.

Það er líka ágætt að rifja upp það sem stendur í kafla 5.3.6 um aðferðir (methods). Þær eru ein tegund af föllum sem kallað er á með breyta.aðferð(v1,v2...). Breytan á undan punktinum nefnist hlutur og aðferðin virkar á hann, og svo eru v1, v2… önnur viðföng sem send eru inn í aðferðina.

Í þessum kafla er orðið aðgerð (operation) notað sem samheiti yfir virkja, aðgerðir og venjuleg föll. Töflur yfir sérstakar aðgerðir fyrir strengi og mengi hafa þegar verið sýndar í 5. kafla (Tafla 5.1: og Tafla 5.2:), en hér bætast reyndar við nokkrar strengjaaðgerðir, auk þess sem föllin í kafla 6.2 duga sér í lagi líka bæði á strengi og mengi og þau í kafla 6.3 má nota á mengi.

6.1  Föll til að búa til söfn eða breyta tegund safns

T = tuple(S)

breytir safni S í samstæðu

M = set(S)

breytir safni S í mengi

L = list(S)

breytir safni S í lista

LS = sorted(R)

býr til lista með safninu S röðuðu í vaxandi röð

L = s.split()

býr til lista með „orðum“ strengsins s“ (aðskilin með bilum)

L = split(s,sep=":")

býr til lista með hlutstrengjum s, milli tvípunkta

R = range(n)

býr til range-ítrara 0, 1, …, n – 1

R = range(b,e)

býr til range-ítrara b, b + 1, …, e – 1

R = range(b,e,skref)

býr til range-ítrara b, b + s, … til (en ekki með) e

E = enumerate(r)

býr til enumerate-ítrara, (0, r[0]), (1, r[1]), …

z = zip(R,r)

býr til zip-ítrara (R[0], r[0]), (R[1], r[1]), …

Æfing: Ýmis söfn búin til

  1. Búið til lista af tölum sem er ekki í röð og inniheldur einhver endurtekin stök. Búið til úr honum samstæðu, mengi og raðaðan lista.

  2. Breytið strengnum „abc“ í lista með skipuninni L = list("abc").

  3. Notið split til að skipta "Afi minn og amma mín" í stök orð.

  4. Búið til enumerate-ítrara E úr L. Prentið bæði E og list(E).

  5. Búið til zip-ítrara Z úr L og listanum ["Ari", "Bjarni", "Ceres"]. Prentið Z og list(Z).

6.2  Aðgerðir sem duga á öll söfn

S == S1

er safnið S eins og safnið S1?

S is S1

er S tilvísun í sama safn og S1?

S != S1

er S \(\neq\) S1?

s in S

er stakið s í S?

s not in S

er s ekki í S?

len(S)

fjöldi staka í S

S1 = S

býr til tilvísun í S (sjá kafla 5.3.2)

S1 = S.copy()

býr til afrit af S og setur í S1

Æfing: Mismunandi samanburður

Rifjið upp það sem stendur í kafla 5.3.2 um tilvísanir og fallið copy. Búið til lista L = [2, 3, 5, 7], afritið hann í L1 og L2 með venjulegri gildisgjöf (L1 = L) og með copy (L2 = L.copy()). Prófið svo að bera listana saman bæði með „==“ og með „is“.

6.3  Föll sem duga á söfn af tölum eða rökgildum

min(S)

minnsta stakið í S

max(S)

stærsta stakið í S

sum(S)

summa stakanna í S

any(S)

er eitthvert stak í S satt eða \(\neq 0\)?

all(S)

eru öll stök í S sönn eða \(\neq 0\)?

Það má reyndar líka beita min og max á söfn af strengjum, og þá finnast strengir sem eru fremst eða aftast í stafrófsröð.

Æfing: min, max og sum

Notið fyrstu þrjú föllin til að finna minnsta og stærsta stak og summu staka í listanum L=[1,2,3,5] og menginu {2,8,4}.

Æfing: Rökgildalistar

Beitið any og all á rökgildalistana [True, True, False], [False, False] og [True, True].

Æfing: Mengjalisti

  1. Skrifið fall meðx(M,x) þar M er listi af mengjum, M = [M[0], M[1],...], og x er eitthvað gildi. Fallið á að skila lista af rökgildum, r, þannig að r[i] sé satt ef x \({}\in{}\) M[i], annars ósatt. Prófið með M = [{0,1,2}, {1,2,3}, {2,3,4}] og x=3 sem ætti að skila [False, True, True].

  2. Prófið föllin any og all á niðurstöðu prófunarinnar í lið 1.

6.4  Aðgerðir sem duga á allar runur

R1 + R2

R1 og R2 er skeytt saman, [1, 2] + [3, 4] → [1, 2, 3, 4]

R*n

runan R endurtekin n sinnum, [1,2]*2 → [1, 2, 1, 2]

R.count(s)

hve oft kemur s fyrir í R

R.index(s)

númer fyrstu staðsetningar s í R, villa ef ekkert finnst

Athugasemd

Ef runan er strengur er hægt að nota fallið find í stað index, það skilar -1 ef leitarstrengur (eða stafur) í stað þess að valda villu (sjá kafla 5.2).

Æfing: Rómverskur riddari

  1. Hvað eru mörg r í „Rómverskur riddari réðst inn í Rómarborg, rændi þar og ruplaði radísum og rófum“ (notið lower og count). Í hvaða sæti er æ-ið?

  2. Ef s kemur alls ekki fyrir í runu R þá skilar index-aðferðin villu. Ef hætta er á að það gerist þarf að verja sig með því að byrja á að spyrja if s in R:.... Framkallið þessi villuskilaboð með því að leita að 4 í listanum [1,2,3] og búið í framhaldi til fall sem finnur staðsetninguna, en skilar -1 í staðinn fyrir að gefa villu þegar s finnst ekki. Prófið með því að leita að 3 og aftur að 4 í listanum [1,2,3]

  3. Búið til samstæðuna (1, 2, 3, 1, 2, 3) bæði með samskeytingu og fjölföldun (+ og *)

6.5  Föll sem duga bara á lista

L.append(s)

bætir staki s aftan á lista L

L.extend(L1)

bætir lista aftan á lista L

L.sort()

raðar L

s = L.pop()

tekur aftasta stakið úr L og setur í s

s = L.pop(i)

tekur i-ta stakið úr L og setur í s

L.remove(g)

fjarlægir fyrsta stakið sem hefur gildið g úr L

L.insert(i,s)

stingur staki s inn í L á stað i

Sýnidæmi: Listaviðbót og -brottfall

L = list()
M = [7,8]
L.append(1)
L.append(2)    # Nú er L = [1,2]
L.extend(M)    # jafngilt og L = L + M eða L += M
L.remove(2)    # Nú er L = [1,7,8]

Æfing: Lista breytt

Sláið inn skipanirnar í sýnidæminu og prófið í framhaldi föllin pop, remove og insert.

6.6  For-lykkjur og söfn

Það er ekki bara „range“ sem hægt er að nota með for, heldur má rita

for i in S

þar sem S má vera af hvaða safntagi sem er (runa, mengi eða uppflettitafla) t.d. mætti lykkja yfir tölur sem eru ekki með jöfnu millibili með:

for p in [2,3,5,7,11,13]: print('{p} er prímtala)

og til að gera eitthvað við öll stök í mengi M mætti skrifa:

for s in M: ...

Æfing: Nemendalisti

Látið L = ["Ari", "Ása", "Fía", "Jói", "Nói"] (nemendurnir í mengjaæfingunni).

  1. Notið for-lykkju sem byrjar for x in L: til að prenta nöfn nemendanna, eitt á hverja línu.

  2. Notið nú for-lykkju sem byrjar á for (i,x) in enumerate(L,1): til að prenta nöfnin í töflu með númeri hvers nemanda fremst (byrjið sem sé á 1. Ari).

6.7  Yfirgrip (comprehension)

  • Við höfum séð hvernig hægt að gefa listum gildi með því að telja upp stökin í þeim innan hornklofa, með því að byrja með tóman lista og bæta smám saman við hann, og með því breyta samstæðu eða „range“ í lista með list-fallinu.

  • Einn möguleiki enn er að nota svokallað „comprehension“ sem mætti þýða sem yfirgrip.

  • Hér eru dæmi:

    L1 = [k**2 for k in range(6)]    # L1 verður [0, 1, 4, 9, 16, 25]
L2 = [L1[j] for j in (1,3,5)]    # L2 verður [1, 9, 25]
L3 = [k for k in L1 if k > 5]    # L3 verður [9, 16, 25]
x = [(i,i) for i in range(1,4)]  # x = [(1,1), (2,2), (3,3)]
a = [1.4, 999, 2.5, 4.0, 999]    # 999 táknar að gildi vanti
b = [x for x in a if x < 999]    # b = [1.4, 2.5, 4.0]

  • Það eru sem sé tveir möguleikar:

    1) L = [segð for breyta in runa]
2) L = [segð for breyta in runa if skilyrði]

  • Yfirgrip gefur oft mun styttri kóða en jafngild for-lykkja. Hér er dæmi jafngilt skilgreiningu á L3 í dæminu að ofan:

    L3 = list()
for k in L1:
    if k > 5: L3.append(k)

Æfing: Yfirgrip

  1. Notið yfirgrip til að búa til lista með veldum af 2 frá 1 til 10, [2,4,8,..., 1024]

  2. Látið x = [3,4,0,2,0,8,5] og notið yfirgrip til að búa til y með jákvæðum stökum x

Það er líka hægt að búa til mengi með yfirgripi, t.d. S = {k**2 for k in range(6)}, og uppflettitöflur sbr. kafla 7.8, en hinsvegar ekki samstæður.