§ 23. Списки

Определения и обозначения

Список — упорядоченная последовательность элементов, которую в Python записывают в квадратных скобках. Например, [8, 5, 10] — список из трёх чисел, расположенных именно в таком порядке. Список нужен, когда требуется хранить несколько связанных значений под одним именем. Благодаря порядку можно обращаться к нужному значению и последовательно обрабатывать весь набор.

Элемент списка — отдельное значение, входящее в список; элементами могут быть числа, строки и другие данные. В списке [8, 5, 10] элементами являются числа 8, 5 и 10. Это понятие помогает различать весь набор и каждое значение внутри него. Например, можно заменить одну оценку, не создавая отдельную переменную для каждой оценки.

Индекс элемента — его номер в списке; в Python нумерация начинается с нуля. Поэтому у списка [8, 5, 10] индексы элементов равны 0, 1 и 2. Индекс нужен, чтобы точно указать, с каким элементом выполняется действие. Так, запись a[1] обращается ко второму элементу списка a.

Пустой список — список, в котором пока нет элементов; его записывают как []. Он уже является списком, хотя хранить значения в нём начнут позже. Такой список нужен, когда данные будут добавляться постепенно, например во время работы программы. По мере добавления значений он перестаёт быть пустым.

Как это устроено

Чтобы создать список, заключи элементы в квадратные скобки и раздели их запятыми: оценки = [5, 4, 3]. Порядок элементов определяется тем, в каком порядке они записаны, поэтому перестановка значений меняет содержимое списка. Запятые отделяют соседние элементы друг от друга, а скобки показывают границы всего списка. Если значений пока нет, достаточно записать пустые скобки: данные = [].

К нужному элементу обращаются по индексу, записывая его после имени списка в квадратных скобках: оценки[0]. Первый элемент имеет индекс 0, следующий — 1, и далее номер увеличивается на единицу. Такая нумерация удобна для программы: индекс можно использовать как смещение от начала списка, где первый элемент находится на нулевой позиции. Поэтому для второго элемента указывают 1, а не 2.

Длина списка показывает, сколько элементов в нём находится; её возвращает функция len(имя_списка). Если в списке три элемента, их индексы — 0, 1 и 2, то есть последний индекс на единицу меньше длины. Это происходит потому, что подсчёт количества начинается с единицы, а подсчёт индексов — с нуля. Зная длину, можно определить границы допустимых индексов и не обращаться к позиции, которой в списке нет.

После создания список разрешено изменять: чтобы заменить элемент, укажи его индекс слева от знака присваивания, например оценки[1] = 5. Значение по этому индексу станет новым, а остальные элементы сохранятся. Для добавления используют предусмотренные средства языка, например метод append: оценки.append(4) помещает значение в конец списка. Изменение списка удобно тем, что не нужно каждый раз создавать новый набор данных целиком.

Список можно обрабатывать циклом, выполняя одинаковое действие для разных элементов. Один способ — перебрать индексы от 0 до len(список) − 1 и каждый раз брать элемент по индексу. Другой способ — последовательно получать сами значения, например командой for x in список. Перебор по значениям короче, когда нужны только сами элементы, а индексы полезны, если важно знать позицию или изменить значение по ней.

Основные действия со списком в Python

Сначала определи, что нужно сделать: получить значение, заменить его или узнать количество элементов. Затем выбери подходящую запись из таблицы и проверь индекс, если он используется. В примерах предполагается, что список уже создан и хранится в переменной a.

Разбор задач

Задача 1. Дан список оценок [5, 4, 3]. Как получить его первый элемент? Нужно понять, как Python нумерует позиции, а затем выбрать индекс нужного значения. Первый элемент всегда находится в начале списка и имеет индекс 0. Поэтому достаточно записать обращение к списку с нулевым индексом.

1. Запишем список в переменную: оценки = [5, 4, 3].
2. Первое значение находится на позиции с индексом 0, так как отсчёт начинается с нуля.
3. Обратимся к нему командой print(оценки[0]). Программа выведет значение, стоящее первым в списке.

Ответ: нужно использовать индекс 0; на экран будет выведено 5.

Задача 2. Дан список [12, 7, 20]. Замените второй элемент на 9 и выведите список. Сначала определим индекс второго элемента: при нумерации с нуля это индекс 1. Затем присвоим элементу новое значение и выведем весь список, чтобы проверить результат.

1. Создадим переменную: a = [12, 7, 20].
2. Второй элемент имеет индекс 1, поэтому запишем присваивание a[1] = 9.
3. Выведем список командой print(a). Меняется только значение с индексом 1, а первый и третий элементы остаются прежними.

Ответ: после выполнения программы список будет [12, 9, 20].

Задача 3. Дан список чисел. Найдите сумму его элементов, последовательно перебрав список циклом. Поскольку число элементов заранее может быть неизвестно, удобно не выписывать отдельное сложение для каждого значения. Заведём переменную для накопления суммы и будем прибавлять к ней очередной элемент при каждом повторении цикла.

1. Создадим переменную total = 0: пока ни одно число ещё не прибавлено, сумма равна нулю.
2. Переберём значения командой for x in a. На каждом шаге x получает очередной элемент списка a.
3. Внутри цикла выполним total = total + x. Когда цикл закончится, переменная total будет содержать сумму всех элементов.
4. Чтобы показать результат, выполним print(total). Для списка [2, 4, 6] программа прибавит числа по очереди и получит 12.

Ответ: сумма хранится в переменной total; для списка [2, 4, 6] это число 12.

Типичные ошибки

Первая ошибка — обращаться к первому элементу с индексом 1. Её допускают, если переносят в программу привычную нумерацию с единицы; в Python первый индекс равен 0. Проверь себя: для списка из трёх элементов первое обращение должно быть a[0].

Вторая ошибка — указывать индекс, равный длине списка или больший. Например, у списка из трёх элементов нет элемента с индексом 3, поэтому программа выдаст ошибку. Такое случается, когда забывают, что последний индекс меньше длины на единицу. Перед обращением сравни индекс с len(a): он должен быть не меньше 0 и меньше длины.

Третья ошибка — путать индекс с количеством элементов. У списка из трёх элементов действительно три значения, но индексы этих значений равны 0, 1 и 2. Путаница возникает из-за того, что оба числа описывают список, но отвечают на разные вопросы. Чтобы проверить себя, выпиши элементы и пронумеруй их, начиная с нуля.

Четвёртая ошибка — забывать квадратные скобки или разделять элементы пробелами вместо запятых. Например, запись [5 4 3] не отделяет значения так, как требуется для списка в Python. Ошибка возникает, если записывать список как обычное предложение или последовательность чисел. Пересмотри запись: вокруг элементов должны быть квадратные скобки, а между соседними элементами — запятые.

Связь с другими темами

Для работы со списками нужны знания о переменных, типах данных и присваивании: переменная хранит список, а присваивание помогает создать его или изменить значение элемента. Списки расширяют работу с отдельными данными, потому что позволяют хранить целый набор значений вместе. Их особенно удобно сочетать с циклами: цикл повторяет действие для каждого элемента. Это пригодится в алгоритмах поиска и сортировки, где требуется просматривать и упорядочивать набор данных.

Что запомнить

• Список — упорядоченная последовательность элементов.
• Элементы списка записывают в квадратных скобках и разделяют запятыми.
• Индекс первого элемента равен 0.
• Длина списка — это количество элементов в нём.
• Последний индекс равен длине списка минус 1.
• Список можно изменять после создания.