Основи індексації та зрізів у Python

Всі стикаються з індексами на ранніх стадіях освоєння мови, як правило, при вивченні списків. Ймовірно, ви й так знаєте, що індексація у Python починається з нуля. У нас є список movies, тоді операція movies[0] поверне перший елемент списку.

Так, для новачків рахувати від нуля до дев'яти при роботі зі списком із десяти елементів спочатку здається трохи дивним. Python у цьому не унікальний — у більшості мов програмування реалізовано такий самий підхід (C, C++, Java, C# та JavaScript).

Варто обговорити не те, чим індексація у Python схожа на інші мови, а чим від них відрізняється. Наприклад:

• Вона майже ніколи не використовується у циклах. Так, ми можемо перебирати індекси елементів об'єкта в циклі for замість перебору власне елементів, але це норма.
• Можна використовувати негативні індекси, вони починаються із -1. -1 повертає останній елемент, -2 повертає передостанній тощо.
• Для отримання відразу кількох елементів можна використовувати розширену форму індексації. зрізи. Використовуючи зрізи у поєднанні з негативними індексами, можна, наприклад, розгорнути послідовність. Можна також вказувати крок зрізу для складання гнучких правил вилучення потрібних елементів.

Якщо ви новачок у Python, і вам поки що не знайомі ці концепції, то в цій статті ми розглянемо кілька практичних прикладів.

Проста пряма індексація

Давайте почнемо з кількох простих прикладів прямої індексації, використовуючи список, кортеж та рядок. Як показано нижче, індекс - це число, укладене у квадратні дужки, яке ми ставимо після складеного об'єкта.

numbers = [42, 1941, 1066, 1969] indexes = "Все дуже просто!" names = ("Оруелл", "Хакслі", "Зам'ятін") print(numbers[0]) # 42 last_index = len(indexes) - 1 print(indexes[last_index]) # ! print(f"Нас чекає майбутнє, як у книгах.") # Нас чекає майбутнє, як у книгах Хакслі.

Знову ж таки, у всіх випадках індекс першого елемента дорівнює нулю, а останнього — довжина об'єкта мінус одиниця. Використання індексу за межами цього діапазону призведе до того, що Python видасть помилку IndexError .

А тепер обговоримо нюанси індексації, які специфічні саме для Python.

Якщо ми працюємо зі змінними типами даних (ті ж списки), то індекси можуть бути використані не тільки для отримання значень, але і для присвоєння (заміни елементів об'єкта, що змінюється).

numbers = [1, 2, 8, 4] print(numbers) # [1, 2, 8, 4] # Змінюємо третій елемент списку numbers[2] = 3 print(numbers) # [1, 2, 3, 4]

Зворотня індексація у Python

Зворотна індексація Python передбачає доступ до елементів за допомогою негативних чисел. Вона починається з кінця об'єкта і йде у зворотному порядку. Тобто ми можемо отримати останній елемент за допомогою індексу -1. Доступ до передостаннього елементу можна отримати за допомогою -2 тощо.

Використання негативних індексів може бути корисним під час роботи зі списками варіативної довжини. Так зручно отримати доступ до елементів з кінця списку, не знаючи заздалегідь довжину списку.

Давайте візьмемо останній символ із рядка Zen of Python, використовуючи пряму та зворотну індексацію:

saying = "Simple is better than complex" # отримуємо останній елемент прямою індексацією print(saying[len(saying) - 1]) # x # використовуємо зворотну print(saying[-1]) # x

Робота з індексами в циклі for

Як ми згадували вище, в загальному випадку індекси не використовуються в циклах Python, хоча в деяких мовах без індексів не реалізувати ітерацію по елементах складеного об'єкта.Ось, наприклад, як це може виглядати на C:

#include int main(void) < const int LEN = 3; char chars[LEN] = ; , i, chars[i]); >> Знайдений символ за індексом 0: A Знайдено символ за індексом 1: B Знайдено символ за індексом 2: C

У Python, звичайно, можна виконувати ітерації за списком набагато простіше:

chars = ["A", "B", "C"] для char_ in chars: print(char_) # A # B # C

Так завжди і потрібно писати за винятком рідкісних ситуацій, коли нам потрібно безпосередньо оперувати з індексами в рамках логіки якогось алгоритму. Тут допоможе функція enumerate, яка дозволяє отримати і індекс, і значення одночасно. та в коді C:

chars = ["A", "B", "C"] для index, char in enumerate(chars): print(f"Знайдено символ за індексом : ") # Знайдено символ за індексом 0: A # Знайдено символ за індексом 1 : B # Знайдено символ за індексом 2: C

Зрізи Python: індекси на стероїдах

Зрізи — головне, що відрізняє функціонал індексів у Python від багатьох інших мов. дужки та має наступний базовий синтаксис:

• Значення start - це ціле число, яке є початком (лівою межею) зрізу. Якщо його не ставити, то за умовчанням дорівнює нулю, тобто початку послідовності.
• Значення stop — це ціле число, що є кінцем зрізу (його правий кордон) Дуже важливо пам'ятати, що правий кордон передбачає потрібний вам останній індекс. + 1. Тобто права межа сама по собі в результат не входить.
• Значення step – ціле число, крок зрізу, за умовчанням дорівнює 1.Крок зрізу послідовно додається до кожного індексу від лівої межі до правої, результуючі елементи будуть у вибірці. Тобто. якщо крок дорівнює 1, то береться кожен елемент, якщо 2 через один. А якщо крок дорівнює -1, то елементи вибираються праворуч наліво.

Давайте подивимося на це наочно, почавши зі зрізів із прямою індексацією:

numbers = [1, 2, 3, 4, 5] # зрізи від нуля до двох, з явним або неявним початком зрізу print("Індекси від нуля до двох") print(numbers[0:3]) print(numbers[: 3]) # варіант аналогічний попередньому # Індекси від нуля до двох # [1, 2, 3] [1, 2, 3] # Індекси від 3 до кінця списку print("\nІндекси від 3 до кінця списку") print(numbers[3:len(numbers)]) print(numbers[3:]) # Індекси від 3 до кінця списку # [4, 5] # [4, 5] # Робимо неглибоку копію списку print("\nКопія списку") print(numbers[:]) # Копія списку # [1, 2, 3, 4, 5] # Отримаємо всі елементи через 1 print("\nЗ кроком 2:") print(numbers[::2]) # З кроком 2: # [1, 3, 5]

Зрізи можуть бути зручними, наприклад, для видалення фіксованого префікса з рядків:

# Видаляємо "id-" з рядків у списку: order_items = ["id-999", "id-19098", "id-2"] cleaned = [item[3:] for item in order_items] print(cleaned) # ['999', '19098', '2']

У зрізах, звичайно, можна використовувати зворотну індексацію. Якщо задати крок -1, то отримаємо елементи у зворотному порядку.

numbers = [1, 2, 3, 4, 5] print(numbers[::-1]) print(numbers[4:2:-1]) # [5, 4, 3, 2, 1] # [5 , 4]

Негативний крок у зрізах у реальній практиці використовується нечасто, але на співбесідах ви можете натрапити на питання про те, як розгорнути рядок. Це можна зробити і за допомогою циклу, але не такої відповіді в ідеалі від вас чекають:)

Зрізи для присвоєння

Присвоєння зрізу замінює частину складового об'єкта вмістом іншого складового об'єкта. Кількість елементів, що додаються, не обов'язково має відповідати кількості елементів у зрізі, т.к.список без проблем збільшитися або зменшитися, якщо їх буде більше чи менше.

count_to_ten = [num for num in range(1, 11)] # Список з числами від 1 до 10 count_to_ten[3:6] = [20, 30] count_to_ten count_to_ten[6:8] = [100, 200, 300, 400 ] print(count_to_ten) # [1, 2, 3, 20, 30, 7, 100, 200, 300, 400, 10]

Нагадуємо, що для рядків та інших незмінних типів даних привласнення за індексом/зрізом не працюватиме.

Завдання з індексації та зрізів

Розв'яжіть кілька невеликих завдань самостійно для закріплення матеріалу:

1. Що ми отримаємо в результаті запуску наведеного нижче коду? Чи зможете ви замінити всі рядки, крім імпорту, на один print , який виведе аналогічний рядок?

з string import ascii_uppercase subset = "" для idx, letter in enumerate(ascii_uppercase): if idx % 4 == 0: subset = subset + letter print(subset)

2. Використовуючи ascii_uppercase, виведіть алфавіт у зворотному порядку за допомогою зрізу.

3. Знаходимо голку у стозі сіна. За допомогою зрізів, методу index та функції len виведіть рядок "голка", де б вона не розташовувалася в example .

example = "сіно сіно сіно голка сіно сіно сіно, привіт, привіт, поки."

4. За допомогою зрізу з наведеного нижче списку виведіть такий результат: [9, 6, 3]

count_to_ten = [num for num in range(1,11)] print(count_to_ten)

5. З наявного списку за допомогою індексів виведіть на екран лише слово "полуниця".

tokens = "Тут хоч десь можна купити полуницю?".split(" ") print(tokens)

6. Як ви вважаєте, що ми побачимо в результаті виклику claim.index("Python") ?

claim = "У тому матеріали ви дізналися про індекси та зрізи в Python".split() print(claim)

7. Що побачимо на екрані як висновок?

greeting = "Hello" print(greeting[4]) print(greeting[5])

Побутові оператори

Мова Python підтримує роботу з двійковими розрядами (бітами) цілих величин, де кожен біт числа розглядається окремо.Для забезпечення цього Python використовуються так звані бітові або порозрядні оператори, які реалізують загальновідомі бітові операції. Підтримка бітових операторів є також іншими мовами програмування.

У бітових операторах (операціях) кожен операнд сприймається як послідовність двійкових розрядів (біт), які набувають значення 0 чи 1 (двійкова система обчислення). Над цими розрядами можна виконувати відомі операції (логічне «І», логічне «АБО» тощо)

Перелік бітових операторів мови Python у порядку зменшення пріоритету наступний:

• ~ - бітовий оператор НІ (інверсія, найвищий пріоритет);
• , >> - Оператори зсуву вліво або зсуву вправо на задану кількість біт;
• & - бітовий оператор І (AND);
• ^ - бітове що виключає АБО (XOR);
• | - бітовий оператор АБО (OR).

2. Бітовий оператор ~ (інверсія). приклад

У бітовому операторі (операції) ~ інверсія значення будь-якого біта числа змінюється протилежне. Значення біта 0 встановлюється 1, а значення 1 встановлюється 0. Тобто, позитивне число стає негативним зі зміщенням -1. Також негативне число стає позитивним зі зміщенням на -1.

приклад.

# Бітовий оператор ~ НІ - інверсія a = 0b1001  # a = 9 у десятковій системі b = ~a  # b = -10 – десяткова система c =  bin(b)  # c = -0b1010 – двійкова система a = -0b1001  # a = -9 у десятковій системі b = ~a  # b = 8 - десяткова система c =  bin(b)  # c = 0b1000 – двійкова система a = 0b1111  # a = 15 b = ~a  # b = -16 c =  bin(b)  # c = -0b10000 a = -0b1111  # a = -15 b = ~a  # b = 14 c =  bin(b)  # c = 0b1110

3. Оператори зсуву вліво > . приклад

Оператори зсуву вліво та зсуву вправо >> зсувають кожен біт одну чи кілька позицій вліво чи вправо. Загальна форма операторів

де op1 , op2 - Операнди.Операндом може бути число, змінна цілісного типу або вираз, що повертає цілий результат.

# Операції зсуву вліво > x = 5  # Зрушення вліво на 3 знаки, множення на 2 3 = 8 y = x # y = x*2**3 = 40 print('x = ', x)  print('y = x, y) x = 25 y = x >> 2  # y = 6
print('x = ', x)  print('y = x>>2 = ', y)  # Для негативних чисел x = -10 y = x # y = -20
print('x = ', x)  print('y = x, y) x = -100 y = x >> 3  # y = -13
print('x = ', x)  print('y = x>>3 = ', y)

x = 5
y = x  x = 25
y = x>>2 = 6
x = -10
y = x  x = -100
y = x>>3 = -13

0 & 0 = 0 0 & 1 = 0 1 & 0 = 0 1 & 1 = 1

# Бітова операція & (І, AND) x = 37 y = 58 z = x & y  # z = 32
print('x = ', x)  print('y = ', y)  print('z = ', z)

0 ^ 0 = 0 0 ^ 1 = 1 1 ^ 0 = 1 1 ^ 1 = 0

# Бітовий оператор - що виключає АБО (XOR) x = 37 y = 58 z = x ^ y  # z = 31
print('x = ', x)  print('y = ', y)  print('z = ', z)

0 | 0 = 0 0 | 1 = 1 1 | 0 = 1 1 | 1 = 1

# Бітове АБО (OR) x = 37 y = 58 z = x | y # z = 63
print('x = ', x)  print('y = ', y)  print('z = ', z)

# Витягнути 4,5,6 біти цілого числа
# ввести ціле число number =  int(input('Input number: ')) # Фільтр на 4,5,6 біти number &= 0b1110000  # зрушити на 4 розряди праворуч number >>= 4  print('number = ', Номер)

Input number: 95
number = 5

# Помножити 0-5 біти першого числа на 0-7 біти другого числа
# ввести цілі числа x =  int(input('x = ')) y =  int(input('y = ')) # Фільтр на 0-5 біти x &= 0b11111  # Фільтр на 0-7 біти y &= 0b1111111  # помножити z = x * y  print('x = ', x)  print('y = ', y)  print('z = ', z)

x = 234234253
y = 322797987
x = 13
y = 35
z = 455