Индексирование в Python

Положительные и отрицательные индексы

Допустим у нас есть список или кортеж.

x = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
t = (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)

Без потери общности будем работать только со списком х (с кортежем t – тоже самое).

Легко получить i-тый элемент этого списка по индексу.

Внимание! Индексы в Python считаются с нуля (0), как в С++ и Java.

>>> x[0]
0
>>> x[7]
7
>>> x[11]
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list index out of range

В последней строке мы вылезли за пределы (у нас в списке последний индекс – 10) и получили исключение IndexError.

Но что будет, если мы обратимся к элементу с отрицательным индексом? В С++ такой операцией вы бы прострелили себе ногу. А в Python? IndexError? Нет!

>>> x[-1]
10
>>> x[-2]
9
>>> x[-10]
1
>>> x[-11]
0

Это совершенно легально. Мы просто получаем элементы не с начала списка, а с конца (-i-тый элемент).
x[-1] – последний элемент.
x[-2] – предпоследний элемент.

Это аналогично конструкции x[len(x)-i]:

>>> x[len(x)-1]
10

Обратите внимание, что начальный (слева) элемент в отрицательной нотации имеет индекс -11.

Срезы

Срезы, они же slices, позволяют вам получить какую-то часть списка или кортежа.

Форма x[start:end] даст элементы от индекса start (включительно) до end (не включая end). Если не указать start – мы начнем с 0-го элемента, если не указать end – то закончим последним элементом (включительно). Соотвественно, x[:] это тоже самое, что и просто x.

>>> x = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
>>> x[2:8]
[2, 3, 4, 5, 6, 7]
>>> x[:8]
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
>>> x[2:]
[2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
>>> x[:]
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

Если end <= start, получим пустой список.

>>> x[5:3]
[]

Аналогично мы можем получать срезы с отчетом от конца списка с помощью отрицательных индексов.

>>> a = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
>>> a[-4:-2]
[7, 8]

В этом случае также start < end, иначе будет пустой список.

Форма x[start:end:step] даст элементы от индекса start (включительно) до end (не включая end), в шагом step. Если step равен 1, то эта форма аналогична предыдущей рассмотренной x[start:end].

>>> x[::2]
[0, 2, 4, 6, 8, 10]
>>> x[::3]
[0, 3, 6, 9]
>>> x[2:8:2]
[2, 4, 6]

x[::2] – каждый второй элемент, а x[::3] – каждый третий. 

Отрицательный шаг вернет нам элементы в обратном порядке:

>>> x[::-1]
[10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]

# как если бы:
>>> list(reversed(x))
[10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]

# в обратном порядке с шагом 2
>>> x[::-2]
[10, 8, 6, 4, 2, 0]

Запись в список по срезу

Можно присвоить части списка, отобранной срезом, некоторый другой список, причем размер среза не обязан равняться размеру присваемого списка.

Если размеры равны (в примере два элемента в срезе и два элемента во втором списке) – происходит замена элементов.

>>> a = [1,2,3,4,5]
>>> a[1:3] = [22, 33]
>>> a
[1, 22, 33, 4, 5]

Если они не равны по размеру, то в результате список расширяется или сжимается.

>>> a = [1, 2, 3, 4, 5]
# размер среза = 1 элемент, а вставляем два (массив расширился)
>>> a[2:3] = [0, 0]
>>> a
[1, 2, 0, 0, 4, 5]

# тут вообще пустой размер среза = вставка подсписка по индексу 1
>>> a[1:1] = [8, 9]
>>> a
[1, 8, 9, 2, 0, 0, 4, 5]

# начиная с элемента 1 и кончая предпоследним элементом мы уберем (присвоив пустой список)
>>> a[1:-1] = []
>>> a
[1, 5]

Именованные срезы

Можно заранее создавать срезы с какими-то параметрами без привязки к списку или кортежу встроенной функцией slice. А потом применить этот срез к какому-то списку.

>>> a = [0, 1, 2, 3, 4, 5]
>>> LASTTHREE = slice(-3, None)
>>> LASTTHREE
slice(-3, None, None)
>>> a[LASTTHREE]
[3, 4, 5]

Вместо пустых мест для start, end или step здесь мы пишем None.

В заключение к этому разделу хочу сказать, что срезы списков возвращают списки, срезы кортежей – кортежи.

Индексирование своих объектов

В конце концов, мы можете определить самостоятельно поведение оператор индексации [], определив для своего класса магические методы __getitem__, __setitem__ и __delitem__. Первый вызывается при получении значения по индекса (или индексам), второй – если мы попытаемся нашему объекту что-то присвоить по индексу. А третий – если мы будет пытаться делать del по индексу. Необязательно реализовывать их все. Можно только один, например:

# при чтении по индексу из этого класса, мы получим удвоенных индекс
class MyClass:
    def __getitem__(self, key):
       return key * 2

myobj = MyClass()
myobj[3]  # вернет 6
myobj["privet!"] # приколись, будет: 'privet!privet!'

В качестве ключей можно использовать не только целые числа, но и строки или любые другие значения, в том числе slice и Ellipsis. Как вы будете обрабатывать их – решать вам. Естественно, логика, описанная в предыдущих разделах, здесь будет только в том случае, если вы ее сами так реализуете.

Пример. Экземпляр этого класса возвращаем нам список из целых чисел по индексу в виде срезу. Этакий бесконечный массив целых чисел, который почти не занимает памяти.

class IntegerNumbers:
  def __getitem__(self, key):
    if isinstance(key, int):
      return key
    elif isinstance(key, slice):
      return list(range(key.start, key.stop, key.step))
    else:
      raise ValueError

ints = IntegerNumbers() 
print(ints[10])  # 10
print(ints[1:10:2]) # [1, 3, 5, 7, 9]
print(ints["wwdwd"]) # так нельзя

Можно иметь несколько индексов. Ниже мы суммируем все значения индексов.

class MultiIndex:
  def __getitem__(self, keys): 
    # все индексы (если их 2 и больше попадут) в keys с типом tuple
    return sum(keys)  # просуммируем их

prod = MultiIndex()
print(prod[10, 20])  # напечает 30

Удачи в программировании и жизни!

Специально для канала PyWay.

Prettytable

Мы любим консольные приложения, но как много способов мы знаем, чтобы оформить вывод в консоль кроме простого print? Я уже рассказывал на своем телеграм-канале про TQDM для красивых прогресс-баров. Теперь расскажу, как делать красивые таблицы.

Рекомендую библиотеку PrettyTable (https://github.com/jazzband/prettytable).

Установка:

pip install prettytable

Простой пример. Зададим сначала поля, которые отобразятся в заголовке, а потом добавим строчки.

from prettytable import PrettyTable

x = PrettyTable()

# зададим названия полей в заголовках
x.field_names = ["City name", "Area", "Population", "Annual Rainfall"]

# добавим строки данных
x.add_row(["Adelaide",1295, 1158259, 600.5])
x.add_row(["Brisbane",5905, 1857594, 1146.4])
x.add_row(["Darwin", 112, 120900, 1714.7])
x.add_row(["Hobart", 1357, 205556, 619.5])
x.add_row(["Sydney", 2058, 4336374, 1214.8])
x.add_row(["Melbourne", 1566, 3806092, 646.9])
x.add_row(["Perth", 5386, 1554769, 869.4])

print(x) # проще простого!

Получим на экране:

+-----------+------+------------+-----------------+
| City name | Area | Population | Annual Rainfall |
+-----------+------+------------+-----------------+
|  Adelaide | 1295 |  1158259   |      600.5      |
|  Brisbane | 5905 |  1857594   |      1146.4     |
|   Darwin  | 112  |   120900   |      1714.7     |
|   Hobart  | 1357 |   205556   |      619.5      |
|   Sydney  | 2058 |  4336374   |      1214.8     |
| Melbourne | 1566 |  3806092   |      646.9      |
|   Perth   | 5386 |  1554769   |      869.4      |
+-----------+------+------------+-----------------+

Того же эффекта можно достичь, если добавлять данных по столбцам (иногда так удобнее).

x = PrettyTable()

x.add_column("City name", 
["Adelaide","Brisbane","Darwin","Hobart","Sydney","Melbourne","Perth"])
x.add_column("Area", [1295, 5905, 112, 1357, 2058, 1566, 5386])
x.add_column("Population", [1158259, 1857594, 120900, 205556, 4336374, 3806092, 
1554769])
x.add_column("Annual Rainfall",[600.5, 1146.4, 1714.7, 619.5, 1214.8, 646.9, 
869.4])

print(x)

Даже если вы не фанат консоли, то иногда нужно сохранить отчет о работе вашей программы в текстовый файл. Туда мы тоже можем добавить и нашу таблицу.

with open('1.txt', 'w') as f:
    f.write(x.get_string())

Если мы работаем с базой данных, например Sqlite, то можно печатать результаты ваших запросов красивыми таблицами вот так:

import sqlite3
from prettytable import from_cursor

# тут вы загружаете вашу БД и делаете запрос, какой надо.
connection = sqlite3.connect("mydb.db")
cursor = connection.cursor()
cursor.execute("SELECT field1, field2, field3 FROM my_table")
mytable = from_cursor(cursor)

print(mytable)

Параметры таблицы можно кастомизировать, меняя практически все, что придет в голову. Также вывод таблицы можно сортировать, выделять нужные колонки и диапазоны рядов. Читайте официальную документацию или пишите комментарии.

Специально для канала PyWay.