Списки и кортежи

Списки и кортежи – это упорядоченные коллекции, которые могут хранить элементы различных типов данных. Их ключевое различие заключается в изменяемости: списки являются изменяемыми объектами, в то время как кортежи – неизменяемыми. Это означает, что после создания кортежа вы не можете добавить, удалить или изменить его элементы, в отличие от списка, который поддерживает эти операции.

Списки, благодаря своей гибкости, являются одним из наиболее часто используемых типов данных в Python. Кортежи в свою очередь идеально подходят для хранения набора фиксированных значений, обеспечивая целостность данных, занимая (в некоторых случаях) меньше памяти и демонстрируя более высокую производительность при переборе элементов.

Выбор между списком и кортежем обычно диктуется требованиями конкретной задачи, в частности необходимостью изменения хранимых данных.

Создание списка

Существует несколько способов создания списков в Python.

Квадратные скобки для создания списка

Список создаёт перечисление элементов через запятую внутри квадратных скобок:

emperors = ["Пётр I", "Пётр II", "Пётр III"]

Функция list() для создания списка

Любую встроенную коллекцию можно преобразовать в список с помощью функции list().

Список, созданный из кортежа, сохранит как сами элементы кортежа, так и их порядок:

famous_places = ("Эрмитаж", "Петропавловская крепость", "Летний сад")
print(list(famous_places)) 
# Вывод: ['Эрмитаж', 'Петропавловская крепость', 'Летний сад']

Однако порядок элементов в списке, полученном из множества, непредсказуем, так как элементы множества не упорядочены:

famous_sculptures = {"Венера Милосская", "статуя Давида"}
print(list(famous_sculptures)) 
# Вывод: ['статуя Давида', 'Венера Милосская']

Элементами строки являются символы, из которых она состоит, поэтому список, созданный из строки, включает в себя все отдельные символы строки:

famous_poem = "Одиссея"
print(list(famous_poem)) 
# Вывод: ['О', 'д', 'и', 'с', 'с', 'е', 'я']

При создании списка из словаря по умолчанию используются его ключи:

famous_arts = {"Мона Лиза": 1506, "Рождение Венеры": 1486}
print(list(famous_arts))
# Вывод: ['Мона Лиза', 'Рождение Венеры']

Но мы можем получить последовательность значений словаря с помощью метода dict.values() и преобразовать её в список:

famous_arts = {"Мона Лиза": 1506, "Рождение Венеры": 1486}
print(list(famous_arts.values()))
# Вывод: [1506, 1486]

Создание пустого списка

Пустой список создают функция list() без аргументов и пустые квадратные скобки:

emperors_achievements = list()
emperors_achievements = []

Создание кортежа

Кортежи также можно создавать несколькими способами.

Запятая для создания кортежа

Кортеж создаёт перечисление элементов через запятуювнутри круглых скобок или без круглых скобок:

empress1 = ("Екатерина I", "Анна I")
empress2 = "Елизавета I", "Екатерина II"

Здесь в обоих случаях создаются кортежи, так как кортеж создаёт именно запятая, а не скобки. Это используется при множественном присваивании, когда элементы кортежа распаковываются в отдельные переменные:

empress2 = "Елизавета I", "Екатерина II"
empress_i, empress_ii = empress2
print(empress_i, empress_ii)
# Вывод: Екатерина I Екатерина II

 Поэтому при создании кортежа из одного элемента, после него нужно обязательно ставить запятую:

princess = ("Анна Павловна",) 

Без запятой Python интерпретирует выражение как обычное значение типа элемента:

princess = ("Анна Павловна ")
print(type(princess))
# Вывод: <class 'str'>

Благодаря тому, что скобки не создают кортеж, мы можем заключать в них длинные строки, и Python интерпретирует это как одну логическую строку.

Функция tuple() для создания кортежа

Как и в список, любую встроенную коллекцию можно преобразовать в кортеж с помощью функции tuple().

Тогда, например, из строки будет создан кортеж, состоящий из символов, а из списка, или множества – из элементов:

house = "Палеологи"
print(tuple(house)) 
# Вывод: ('П', 'а', 'л', 'е', 'о', 'л', 'о', 'г', 'и')

children = ["Анна Палеологина", "Мануил Палеолог"]
print(tuple(children)) 
# Вывод: ('Анна Палеологина', 'Мануил Палеолог')

languages = {"Греческий язык", "Латинский язык", "Итальянский язык"}
print(tuple(languages)) 
# Вывод: ('Греческий язык', 'Итальянский язык', 'Латинский язык')

Создание пустого кортежа

Пустой кортеж создают функция tuple() без аргументов и пустые круглые скобки:

empresses_achievements = tuple()
empresses_achievements = ()

Сложение и умножение списков и кортежей

Списки и кортежи поддерживают операции сложения (конкатенации) и умножения (повторения), аналогичные строкам.

Сложение списков и кортежей

Конкатенация списков или кортежей создаёт новый список или кортеж, состоящий из всех элементов объединяемых коллекций:

infantry = ("Стрельцы", "Копейщики", "Гренадеры")
cavalry = ("Рыцари", "Гусары")
warriors = infantry + cavalry
print(warriors)
# Вывод: ('Стрельцы', 'Копейщики', 'Гренадеры', 'Рыцари', 'Гусары') 

Как и при сложении строк и чисел, списки и кортежи допускают использование оператора сложения с присваиванием (+=), который добавляет элементы второй коллекции в конец первой:

history_books = ["Римская история", " Персидский огонь", "От Руси до Рос-сии"]
china_history_books = ["Китай династии Хань", "Вечный Китай"]
history_books += china_history_books
print(history_books)
# Вывод: ['Римская история', ' Персидский огонь', 'От Руси до России', 'Китай династии Хань', 'Вечный Китай']

Кортежи неизменяемы, поэтому оператор += работает как для строк и создаёт новый кортеж, который присваивает переменной слева. Однако списки изменяемы, поэтому оператор += изменяет исходный список, не создавая новый объект в памяти.

Умножение списков и кортежей

Умножение списка или кортежа на целое число n похоже на умножение строки на число и создаёт новую коллекцию, в которой исходная последовательность повторяется n раз:

battle_cries = ["За родину!", "За Сталина!"]
more_battle_cries = battle_cries * 3
print(more_battle_cries)
# Вывод: ['За родину!', 'За Сталина!', 'За родину!', 'За Сталина!', 'За родину!', 'За Сталина!']

Как и конкатенация, данная операция поддерживает оператор умножения с присваиванием (*=):

polite_phrases = ("Хорошего дня!", "Хороших выходных!")
polite_phrases *= 3
print(polite_phrases)
# Вывод: ('Хорошего дня!', 'Хороших выходных!', 'Хорошего дня!', 'Хороших выходных!', 'Хорошего дня!', 'Хороших выходных!')

В таком случае будет изменено значение исходного списка или создан объект с новым кортежем, который будет присвоен переменной слева.

Поиск элементов в списках и кортежах

Как и для строк, для поиска индекса первого вхождения искомого элемента в кортеж или список используется метод index().

По умолчанию поиск ведётся во всей коллекции:

grades = [4, 4, 5, 5, 4, 5]
print(grades.index(4))
# Вывод: 0

Но также мы можем ограничить область поиска с помощью среза [start:end]:

schedule = ("Русский язык", "Математика", "Математика", "Информатика")
print(schedule.index("Математика", 2, 4))
# Вывод: 2

Здесь первый найденный элемент имеет индекс 2, так как такой же элемент с индексом 1 исключен из поиска с помощью среза.

Если искомый элемент отсутствует в коллекции, метод вызывает исключение ValueError:

schedule = ["Русский язык", "Математика", "Математика", "Информатика"]
print(schedule.index("Литература"))
# Ошибка: ValueError: 'Литература' is not in list

Подсчёт количества вхождений элемента в список или кортеж

Метод count() подсчитывает количество вхождений элемента в список или кортеж.

Как и при использовании метода index(), мы можем подсчитывать элемент во всей коллекции или ограничить область подсчёта с помощью среза [start:end]:
 

breakfast = ["Чай", "Печенье", "Печенье", "Печенье", "Варенье"]
print(breakfast.count("Печенье"))
# Вывод: 3

spoons = ("Столовая ложка", "Чайная ложка", "Столовая ложка", "Чайная лож-ка")
print(spoons.count("Чайная ложка"))
# Вывод: 2

Примеры

Пример 1. Генератор расписания

Система управления расписанием генерирует шаблон расписания на день на основе повторяющихся событий:

base_schedule = ("Лекция", "Практика", "Перерыв")
full_day = base_schedule * 3
 
for i, item in enumerate(full_day, 1):
    print(f"{i}. {item}")

Вывод:

1. Лекция
2. Практика
3. Перерыв
4. Лекция
5. Практика
6. Перерыв
7. Лекция
8. Практика
9. Перерыв

Пример 2. Извлечение информации о сотруднике

Система получает информацию о сотруднике из базы данных в виде кортежа и присваивает каждый его элемент отдельной переменной для дальнейшей обработки:

user_record = (101, "Лагерта", "Лодброк", "ladgerda.l@example.ru")
 
# Распаковываем кортеж в отдельные переменные
user_id, first_name, last_name, email = user_record
print(f"ID пользователя: {user_id}")
print(f"Имя: {first_name}")
print(f"Фамилия: {last_name}")
print(f"Email: {email}")

Вывод:

ID пользователя: 101
Имя: Лагерта
Фамилия: Лодброк
Email: ladgerda.l@example.ru

Пример 3. Отчёт по успеваемости студента

Программа подсчитывает количество разных оценок студента по предмету

grades = [4, 5, 3, 5, 4, 5, 3, 4, 5, 2, 3, 5]
 
# Цикл проходит по последовательности оценок: 2, 3, 4, 5
for i in range(2, 6):
    count_i = grades.count(i)  # Подсчёт количества текущей оценки
    print(f"Количество {i}: {count_i}")

Вывод:

Количество 2: 1
Количество 3: 3
Количество 4: 3
Количество 5: 5

Итоги

• Функция list() преобразует другую коллекцию в список.
• Функция tuple() преобразует другую коллекцию в кортеж.
• Кортеж определяется наличием запятой, поэтому не обязательно заключать его элементы в круглые скобки.
• Сложение (конкатенация) списков или кортежей создаёт новый список или кортеж, состоящий из всех элементов объединяемых коллекций
• Умножение списка или кортежа нацелое число n создаёт новую коллекцию, в которой исходная последовательность повторяется n раз.
• Методы list.index() и tuple.index() возвращают начальный индекс первого вхождения искомого объекта в список list или кортеж tuple.
• Методы list.count() и tuple.count() возвращают количество вхождений искомого объекта в список list или кортеж tuple.

Задания для самопроверки

1. Чем отличаются списки от кортежей?

2. Запросите у пользователя строку и выведите на экран список, полученный из символов этой строки.

s = input("Введите строку: ")
print(list(s))

3. Почему при создании кортежа из одного элемента необходимо ставить запятую после него? Что произойдет, если этого не сделать?

4. Дан список words = ["Раз", "Два"]. Используя оператор *, создайте из него список ["Раз", "Два", "Раз", "Два", "Раз", "Два"] и выведите его на экран.

lst = ["Раз", "Два"]
lst *= 3
print(lst)
# Вывод: ["Раз", "Два", "Раз", "Два", "Раз", "Два"]

5. Выведите на экран индекс первого вхождения числа 5 в список [1, 3, 5, 7, 5].

lst = [1, 3, 5, 7, 5]
print(lst.index(5))
# Вывод: 2

6. Выведите на экран количество вхождений строки "Физика" в кортеж ("Физика", "Физика", "Математика", "Русский язык", "История").

subjects = ("Физика", "Физика", "Математика", "Русский язык", "История")
print(subjects.count("Физика"))
# Вывод: 2