Массивы в Python — это структуры данных, которые позволяют хранить и организовывать наборы значений одного или нескольких типов данных. Они предназначены для сохранения и хранения, и обработки больших объемов информации, которые могут быть представлены в виде многомерных матриц, векторов или списков.
В Python используется несколько методов создания массивов, среди них есть такие, как списки (lists), массивы NumPy, массивы Pandas, массивы array и т.д. Каждый из этих способов имеет свои особенности и используется для различных целей.
Массивы применяются для решения различных задач, таких как обработка изображений, анализ данных, машинное обучение, научные вычисления и т.д. Они позволяют эффективно хранить и манипулировать данными, а также быстро обрабатывать большие объемы информации.
Создание массивов array в python
Для того чтобы создать массив в python, необходимо импортировать соответствующую библиотеку. Для этого необходимо написать следующую строчку кода:
from array import array
В файл программы.
Массивы (array) могут содержать элементы только одного типа данных, например, только целочисленные значения или только числа с плавающей запятой. Это позволяет экономить память и ускоряет операции обработки данных.
Листинг примера кода:
from array import array
test_array = array('i', [89,92, 16, 12, 13])
Функция array принимает несколько аргументов, первый — это тип создаваемого массива, второй — начальный список его значений. i представляет собой целое знаковое число, занимающее 2 байта памяти. Вместо него можно использовать и другие примитивы, такие как 1-байтовый символ (c) или 4-байтовое число с плавающей точкой (f).
Модуль array предоставляет функции для создания и манипулирования массивами, включая:
- array()— создание массива;
- count()— подсчет количества элементов в массиве, имеющих заданное значение;
- extend()— добавление элементов из другого массива в конец массива;
- remove()— удаление первого элемента в массиве, имеющего заданное значение;
- append()— добавление элемента в конец массива;
- insert()— вставка элемента в массив на заданную позицию;
- pop()— удаление элемента из массива по заданному индексу и его возвращение;
- index()— поиск индекса первого элемента в массиве, имеющего заданное значение.
Добавление новых элементов в массив
Для добавления элемента в массив array в Python, можно использовать метод append(). Метод append() добавляет элемент в конец массива.
Пример:
from array import array
test_array = array('i', [41, 42, 43, 44, 45])
# Добавляем элемент 68 в конец массива
test_array.append(68)
Можно также использовать метод extend(), чтобы добавить несколько элементов в конец массива.
from array import array
test_array = array('i', [60, 61, 62, 63, 64])
test_array.extend([65, 66, 67])
# Вывод: array('i', [60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67])
Если необходимо вставить элемент на определенную позицию в массиве, можно использовать метод insert(). Этот метод принимает два аргумента: индекс, на который нужно вставить элемент, и значение элемента. Пример:
from array import array
test_array = array('i', [2, 8, 24, 96, 63]) # вставляем элемент на позицию с индексом 2
test_array.insert(2, 66)
# Output: array('i', [2, 8, 66, 24, 96, 63])
Удаление элементов из массива
Для удаления элементов из массива в python используется метод pop(). В метод необходимо передать индекс элемента для удаления. При этом массив должен быть создан через конструктор создания массива.
from array import *
data = array('i', [21, 55, 24, 10, 58])
data.pop(3)
После выполнения операции содержимое массива сдвинется так, чтобы количество доступных ячеек памяти совпадало с текущим количеством элементов.
Вывод элементов массива
Когда вы работаете с данными в программе, вам может потребоваться проверить их наличие и корректность. Для этого удобно использовать функцию print(), которая выводит информацию на экран. Функция print() может быть использована для вывода содержимого массива, созданного ранее, что позволяет визуально оценить его содержание и убедиться в том, что данные были сохранены корректно.
Один из способов вывода элементов массива на экран — использование цикла for. Цикл for позволяет перебрать все элементы массива по порядку и выполнить некоторые операции над каждым из них. В данном случае, каждый элемент массива получает временный идентификатор i и передается в функцию print() для вывода на экран.
from array import *
data = array('i', [12, 54, 24, 40, 81])
for i in data:
print(i)
В результате работы этого кода, на экране появляется массив Python, где каждое целочисленное значение расположено в одном столбце. Это может быть полезно при анализе и обработке данных в программе. Таким образом, функция print() и цикл for являются полезными инструментами в работе с массивами и другими типами данных в Python.
Размер массива
Для определения количества элементов, содержащихся в массиве в Python, используется функция len(), которая возвращает целочисленное значение длины (размера) массива. Это может быть полезно, так как размерность массива может изменяться во время выполнения программы. Чтобы отобразить количество элементов в массиве на экране, можно использовать метод print(). В приведенном выше коде метод print() вызывается с аргументом, который представляет результат выполнения функции len(), что позволяет вывести числовое значение в консоль.
from array import *
new_array = array('i', [266, 85, 64, 64, 86])
print(len(new_array))
Двумерный массив
Иногда для удобного представления информации недостаточно использовать одномерный массив. Язык программирования Python 3 не имеет встроенной поддержки двумерных и многомерных массивов, но можно легко создать двумерный список, используя базовые возможности платформы. В таком списке элементы располагаются в столбцах и строках, как показано на примере. Для создания двумерного набора данных можно создать несколько списков new_array2 внутри одного большого списка new_array1. В данном примере циклы for используются для автоматического заполнения нулями матрицы размером 5×5 при помощи методов append и range. Для доступа к элементу двумерного списка нужно указать его координаты в квадратных скобках, ориентируясь на строки и столбцы: new_array1[1][2]. В каждом цикле for используется временная переменная, которая отвечает за текущий элемент внутреннего (i) или внешнего (j) списка.
new_array1 = []
for j in range(8):
new_array2 = []
for i in range(8):
new_array2.append(0)
new_array1.append(new_array2)
Многомерный массив
Многомерный массив в языке программирования Python 3 реализуется при помощи создания списков внутри списков, как и двумерный массив. Пример создания трехмерного массива, заполненного нулевыми элементами, демонстрирует использование трех циклов for для заполнения элементов. В результате получается матрица с размерностью 5x5x5. Для доступа к элементам многомерного массива, как и в двумерном массиве, используются индексы в квадратных скобках, например, new_array1[4][2][3].
new_array1 = []
for k in range(5):
new_array2 = []
for j in range(5):
new_array3 = []
for i in range(5):
new_array3.append(0)
new_array2.append(new_array3)
new_array1.append(new_array3)
Заключение
Для работы с наборами данных одного типа в Python обычно используют массивы. В стандартной библиотеке платформы есть функции, которые позволяют удобно манипулировать содержимым массивов. Кроме того, в Python можно использовать многомерные списки, которые могут иметь любое количество уровней.
