Лабораторная работа №10. Списки

Цель: Приобретение практических навыков по работе со Списками:

– Списки

– Методы split и join

– Генераторы списков

– Срезы

– Операции со списками

Задание. Напишите программу, согласно варианту.

Содержание отчета:

– Постановка задание

– Описание входных/выходных данных

– Алгоритм работы программы

– Код программы с комментариями

– Файл с кодом программы на языке Python 

Варианты заданий

Во всех задачах считывайте входные данные через input() и выводите ответ через print().

№	Задание
1.	Известно, что на доске 8×8 можно расставить 8 ферзей так, чтобы они не били друг друга. Вам дана расстановка 8 ферзей на доске, определите, есть ли среди них пара бьющих друг друга. Программа получает на вход восемь пар чисел, каждое число от 1 до 8 – координаты 8 ферзей. Если ферзи не бьют друг друга, выведите слово NO, иначе выведите YES.
2.	N кеглей выставили в один ряд, занумеровав их слева направо числами от 1 до N. Затем по этому ряду бросили K шаров, при этом i -й шар сбил все кегли с номерами от li до ri включительно. Определите, какие кегли остались стоять на месте. Программа получает на вход количество кеглей N и количество бросков K. Далее идет K пар чисел li, ri, при этом 1≤ li≤ ri≤ N. Программа должна вывести последовательность из N символов, где j -й символ есть “I”, если j -я кегля осталась стоять, или “.”, если j -я кегля была сбита.
3.	Дан список. Выведите те его элементы, которые встречаются в списке только один раз. Элементы нужно выводить в том порядке, в котором они встречаются в списке.
4.	Дан список чисел. Посчитайте, сколько в нем пар элементов, равных друг другу. Считается, что любые два элемента, равные друг другу образуют одну пару, которую необходимо посчитать.
5.	Дан список целых чисел, число k и значение C. Необходимо вставить в список на позицию с индексом k элемент, равный C, сдвинув все элементы, имевшие индекс не менее k, вправо. Поскольку при этом количество элементов в списке увеличивается, после считывания списка в его конец нужно будет добавить новый элемент, используя метод append. Вставку необходимо осуществлять уже в считанном списке, не делая этого при выводе и не создавая дополнительного списка.
6.	Дан список из чисел и индекс элемента в списке k. Удалите из списка элемент с индексом k, сдвинув влево все элементы, стоящие правее элемента с индексом k. Программа получает на вход список, затем число k. Программа сдвигает все элементы, а после этого удаляет последний элемент списка при помощи метода pop() без параметров. Программа должна осуществлять сдвиг непосредственно в списке, а не делать это при выводе элементов. Также нельзя использовать дополнительный список. Также не следует использовать метод pop(k) с параметром.
7.	В списке все элементы различны. Поменяйте местами минимальный и максимальный элемент этого списка.
8.	Переставьте соседние элементы списка (A[0] c A[1], A[2] c A[3] и т. д.). Если элементов нечетное число, то последний элемент остается на своем месте.
9.	Дан список, упорядоченный по неубыванию элементов в нем. Определите, сколько в нем различных элементов.
10.	Петя перешёл в другую школу. На уроке физкультуры ему понадобилось определить своё место в строю. Помогите ему это сделать. Программа получает на вход невозрастающую последовательность натуральных чисел, означающих рост каждого человека в строю. После этого вводится число X – рост Пети. Все числа во входных данных натуральные и не превышают 200. Выведите номер, под которым Петя должен встать в строй. Если в строю есть люди с одинаковым ростом, таким же, как у Пети, то он должен встать после них.
11.	Дан список чисел. Выведите значение наибольшего элемента в списке, а затем индекс этого элемента в списке. Если наибольших элементов несколько, выведите индекс первого из них.
12.	Дан список чисел. Определите, сколько в этом списке элементов, которые больше двух своих соседей, и выведите количество таких элементов. Крайние элементы списка никогда не учитываются, поскольку у них недостаточно соседей.
13.	Дан список чисел. Если в нем есть два соседних элемента одного знака, выведите эти числа. Если соседних элементов одного знака нет — не выводите ничего. Если таких пар соседей несколько — выведите первую пару.
14.	Дан список чисел. Выведите все элементы списка, которые больше предыдущего элемента.
15.	Выведите все четные элементы списка. При этом используйте цикл for, перебирающий элементы списка, а не их индексы!
16.	Выведите все элементы списка с четными индексами (то есть A[0], A[2], A[4],...).

 

Методические указания

Списки

Большинство программ работает не с отдельными переменными, а с набором переменных. Например, программа может обрабатывать информацию об учащихся класса, считывая список учащихся с клавиатуры или из файла, при этом изменение количества учащихся в классе не должно требовать модификации исходного кода программы.

Раньше мы сталкивались с задачей обработки элементов последовательности, например, вычисляя наибольший элемент последовательности. Но при этом мы не сохраняли всю последовательность в памяти компьютера. Однако, во многих задачах нужно именно сохранять всю последовательность, например, если бы нам требовалось вывести все элементы последовательности в возрастающем порядке (“отсортировать последовательность”).

Для хранения таких данных можно использовать структуру данных, называемую в Питоне список (в большинстве же языков программирования используется другой термин “массив”). Список представляет собой последовательность элементов, пронумерованных от 0, как символы в строке. Список можно задать перечислением элементов списка в квадратных скобках, например, список можно задать так:

В списке Primes – 6 элементов, а именно: Primes[0] == 2, Primes[1] == 3, Primes[2] == 5, Primes[3] == 7, Primes[4] == 11, Primes[5] == 13. Список Rainbow состоит из 7 элементов, каждый из которых является строкой.

Также как и символы в строке, элементы списка можно индексировать отрицательными числами с конца, например, Primes[-1] == 13, Primes[-6] == 2.

Длину списка, то есть количество элементов в нем, можно узнать при помощи функции len, например, len(Primes) == 6.

В отличие от строк, элементы списка можно изменять, присваивая им новые значения.

Рассмотрим несколько способов создания и считывания списков. Прежде всего, можно создать пустой список (не содержащий элементов, длины 0), а в конец списка можно добавлять элементы при помощи метода append. Например, пусть программа получает на вход количество элементов в списке n, а потом n элементов списка по одному в отдельной строке. Вот пример входных данных в таком формате:

В этом случае организовать считывание списка можно так:

В этом примере создается пустой список, далее считывается количество элементов в списке, затем по одному считываются элементы списка и добавляются в его конец. То же самое можно записать, сэкономив переменную n:

Для списков целиком определены следующие операции: конкатенация списков (сложение списков, т. е. приписывание к одному списку другого) и повторение списков (умножение списка на число). Например:

В результате список c будет равен [1, 2, 3, 4, 5], а список d будет равен [4, 5, 4, 5, 4, 5]. Это позволяет по-другому организовать процесс считывания списков: сначала считать размер списка и создать список из нужного числа элементов, затем организовать цикл по переменной i начиная с числа 0 и внутри цикла считывается i-й элемент списка:

Вывести элементы списка a можно одной инструкцией print(a), при этом будут выведены квадратные скобки вокруг элементов списка и запятые между элементами списка. Такой вывод неудобен, чаще требуется просто вывести все элементы списка в одну строку или по одному элементу в строке. Приведем два примера, также отличающиеся организацией цикла:

Здесь в цикле меняется индекс элемента i, затем выводится элемент списка с индексом i.

В этом примере элементы списка выводятся в одну строку, разделенные пробелом, при этом в цикле меняется не индекс элемента списка, а само значение переменной (например, в цикле for elem in ['red', 'green', 'blue'] переменная elem будет последовательно принимать значения 'red', 'green', 'blue'.

Обратите особое внимание на последний пример! Очень важная часть идеологии Питона — это цикл for, который предоставляет удобный способ перебрать все элементы некоторой последовательности. В этом отличие Питона от Паскаля, где вам обязательно надо перебирать именно индексы элементов, а не сами элементы.

Последовательностями в Питоне являются строки, списки, значения функции range() (это не списки), и ещё кое-какие другие объекты.

Приведем пример, демонстрирующий использование цикла for в ситуации, когда из строки надо выбрать все цифры и сложить их в массив как числа.

Методы split и join

Элементы списка могут вводиться по одному в строке, в этом случае строку целиком можно считать функцией input(). После этого можно использовать метод строки split(), возвращающий список строк, которые получатся, если исходную строку разрезать на части по пробелам. Пример:

Если при запуске этой программы ввести строку 1 2 3, то список a будет равен ['1', '2', '3']. Обратите внимание, что список будет состоять из строк, а не из чисел. Если хочется получить список именно из чисел, то можно затем элементы списка по одному преобразовать в числа:

Используя специальную магию Питона – генераторы – то же самое можно сделать в одну строку:

Объяснение того, как работает этот код, будет дано в следующем разделе. Если нужно считать список действительных чисел, то нужно заменить тип int на тип float.

У метода split() есть необязательный параметр, который определяет, какая строка будет использоваться в качестве разделителя между элементами списка. Например, вызов метода split('.') вернет список, полученный разрезанием исходной строки по символам '.':

В Питоне можно вывести список строк при помощи однострочной команды. Для этого используется метод строки join. У этого метода один параметр: список строк. В результате возвращается строка, полученная соединением элементов переданного списка в одну строку, при этом между элементами списка вставляется разделитель, равный той строке, к которой применяется метод. Мы знаем, что вы не поняли предыдущее предложение с первого раза. Поэтому смотрите примеры:

Если же список состоит из чисел, то придется использовать еще тёмную магию генераторов. Вывести элементы списка чисел, разделяя их пробелами, можно так:

Впрочем, если вы не любитель тёмной магии, то вы можете достичь того же эффекта, используя цикл for.

Генераторы списков

Для создания списка, заполненного одинаковыми элементами, можно использовать оператор повторения списка, например:

Для создания списков, заполненных по более сложным формулам можно использовать генераторы: выражения, позволяющие заполнить список некоторой формулой. Общий вид генератора следующий:

где переменная — идентификатор некоторой переменной, последовательность — последовательность значений, который принимает данная переменная (это может быть список, строка или объект, полученный при помощи функции range), выражение — некоторое выражение, как правило, зависящее от использованной в генераторе переменной, которым будут заполнены элементы списка.

Вот несколько примеров использования генераторов.

Создать список, состоящий из n нулей можно и при помощи генератора:

Создать список, заполненный квадратами целых чисел можно так:

Если нужно заполнить список квадратами чисел от 1 до n, то можно изменить параметры функции range на range(1, n + 1):

Вот так можно получить список, заполненный случайными числами от 1 до 9 (используя функцию randrange из модуля random):

А в этом примере список будет состоять из строк, считанных со стандартного ввода: сначала нужно ввести число элементов списка (это значение будет использовано в качестве аргумента функции range), потом – заданное количество строк:

Срезы

Со списками, так же как и со строками, можно делать срезы. А именно:

A[i:j] срез из j-i элементов A[i], A[i+1],..., A[j-1].

A[i:j:-1] срез из i-j элементов A[i], A[i-1],..., A[j+1] (то есть меняется порядок элементов).

A[i:j:k] срез с шагом k: A[i], A[i+k], A[i+2*k],.... Если значение k<0, то элементы идут в противоположном порядке.

Каждое из чисел i или j может отсутствовать, что означает “начало строки” или “конец строки”

Списки, в отличии от строк, являются изменяемыми объектами: можно отдельному элементу списка присвоить новое значение. Но можно менять и целиком срезы. Например:

Получится список, у которого вместо двух элементов среза A[2:4] вставлен новый список уже из трех элементов. Теперь список стал равен [1, 2, 7, 8, 9, 5].

Получится список [40, 2, 30, 4, 20, 6, 10]. Здесь A[::-2] — это список из элементов A[-1], A[-3], A[-5], A[-7], которым присваиваются значения 10, 20, 30, 40 соответственно.

Если не непрерывному срезу (то есть срезу с шагом k, отличному от 1), присвоить новое значение, то количество элементов в старом и новом срезе обязательно должно совпадать, в противном случае произойдет ошибка ValueError.

Обратите внимание, A[i] — это элемент списка, а не срез!

Операции со списками

Со списками можно легко делать много разных операций.

x in A	Проверить, содержится ли элемент в списке. Возвращает True или False
x not in A	То же самое, что not(x in A)
min(A)	Наименьший элемент списка
max(A)	Наибольший элемент списка
A.index(x)	Индекс первого вхождения элемента x в список, при его отсутствии генерирует исключение ValueError
A.count(x)	Количество вхождений элемента x в список