Python двумерный массив заданного размера

Массивы

Массив (англ. array) — структура данных, хранящая набор значений. Каждое значение из набора индексируется, т.е. значения имеют номера (индексы).

Простейший массив имеет следующий интерфейс

1. создать(A, N) -> массив A длины N — создание массива A размера N .
2. записать(A, i, x) — записывает значение x в i -ый элемент массива A .
3. считать(A, i) -> элемент массива A с индексом i — взятие элемента по индексу (чтение).
4. удалить(A) — удаление массива А .

Обычно индексами массива являются целые положительные числа, причём в непрерывном диапазоне. Например, 0, 1, 2. N-2, N-1 , где N — размер массива. В таком случае массив упорядочен по индексу и можно говорить, что массив также является последовательностью.

Для массива операции чтения и записи выполняются за O(1) , т.е. время этих операций не зависит от количества элементов в массиве.

Массив в Python

упорядоченная изменяемая последовательность. массив хранит множество элементов, которые образуют последовательность. При этом можно изменять как сами элементы массива, так и сам массив: пополнять массив новыми элементами или удалять их. . объектов произвольных типов элементами массива являются Python-объекты. При этом допускается, чтобы в одном массиве хранились объекты разных типов.

Массивы в Python также называют списками или листами (англ. list). Терминология в других языках программирования, а также в теории алгоритмов может быть другая.

Список Python является гибким в использовании объектом. Как инструмент, программист может использовать списки, например, для создания элементов линейной алгебры: точек, векторов, матриц, тензоров. Или, например, для таблицы с некоторыми данными.

Важно заметить, что , питоновский список, является универсальной структурой данных. В том числе, ей можно пользоваться как массивом (что мы и будем делать)! То есть, у этого объекта есть интерфейс, описанный в предыдущем разделе, причём с теми же асимптотиками, хотя возможности выходят гораздо за пределы простейшего массива.

Создание массива

Литерал массива

Массив можно создать при помощи литералов. Литерал — это код, который используется для создания объекта «вручную» (задания константы). Например, некоторые литералы уже изученных ранее объектов:

В случае массива литералом являются квадратные скобки [] , внутри которых через запятую , перечисляются элементы массива:

>>> [] [] >>> [0, 1, 2, 3, 4] [0, 1, 2, 3, 4] >>> [‘sapere’, ‘aude’] [‘sapere’, ‘aude’] >>> [‘Gravitational acceleration’, 9.80665, ‘m s^-2’] [‘Gravitational acceleration’, 9.80665, ‘m s^-2’] >>> type([0, 1, 2, 3, 4])

Создание массива заданной длины, склеивание массивов

Чтобы создать массив наперёд заданной длины, нужно задать инициализируещее значение и длину. Ниже создаётся массив, содержащий 10 нулей.

>>> A = [0] * 10 >>> A [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0] >>> type(A)

С похожим синтаксисом мы сталкивались при работе со строками. Массивы в Python можно «склеивать» с помощью знака сложения:

>>> A = [0] * 3 # [0, 0, 0] >>> B = [1] * 3 # [1, 1, 1] >>> C = [2] * 3 # [2, 2, 2] >>> D = A + B + C >>> D [0, 0, 0, 1, 1, 1, 2, 2, 2] 

На самом деле, умножение массива на целое число M это создание нового массива путём M «склеиваний» исходного массива с самим собой:

>>> [0, 1] * 3 [0, 1, 0, 1, 0, 1] >>> [0, 1] + [0, 1] + [0, 1] [0, 1, 0, 1, 0, 1] 

Элементы массива: доступ и изменение

Выше мы убедились, что массив это множество объектов различных типов, теперь убедимся, что это упорядоченная последовательность изменяемых объектов.

Доступ по индексу

Для доступа к элементам массива используется операция взятия элемента по индексу. Для этого рядом с литералом или переменной массива необходимо подписать индекс элемента в квадратных скобках:

>>> ['Gravitational acceleration', 9.80665, 'm s^-2'][0] 'Gravitational acceleration' >>> ['Gravitational acceleration', 9.80665, 'm s^-2'][1] 9.80665 >>> ['Gravitational acceleration', 9.80665, 'm s^-2'][2] 'm s^-2' >>> l = [10, 20, 30] >>> l[0] 10 >>> l[1] 20 >>> l[2] 30 

Нумерация элементов массива начинается с нуля.

При запросе элемента по несуществующему индексу, Python вызовет ошибку IndexError:

>>> l [10, 20, 30] >>> l[3] Traceback (most recent call last): File "", line 1, in IndexError: list index out of range 

Поэтому всегда нужно быть уверенным, что индексация не выходит за пределы длины массива. Получить её можно с помощью функции len() :

>>> l [10, 20, 30] >>> len(l) 3 >>> l[len(l) - 1] 30 

Последняя конструкция встречается нередко, поэтому в Python существует возможность взять элемент по отрицательному индексу:

>>> l [10, 20, 30] >>> l[-1] 30 >>> l[-2] 20 >>> l[-3] 10 >>> l[-4] Traceback (most recent call last): File "", line 1, in IndexError: list index out of range 

Таким образом для индекса n ≥ 0, l[-n] эвивалентно l[len(l) — n] .

Изменение элементов

Изменение элементов осуществляется с помощью присваивания:

>>> l = [10, 20, 30] >>> l [10, 20, 30] >>> l[0] = 0 >>> l [0, 20, 30] >>> l[2] = 55 >>> l [0, 20, 55] 

Доступ в цикле while

>>> l [0, 20, 55] >>> i = 0 >>> while i  len(l): . print(i, l[i]) . i += 1 . 0 0 1 20 2 55 >>> 

Доступ в цикле for

Наиболее универсальный способ это использование генератора range:

>>> l [0, 20, 55] >>> for i in range(len(l)): . print(i, l[i]) . 0 0 1 20 2 55 

Печать массива

Чтобы распечатать элементы массива в столбец, воспользуйтесь циклом for , как в разделе выше.

Если нужно распечатать массив в строку, то воспользуйтесь функцией print :

>>> A = [0, 1, 2, 3] >>> print(*A) 0 1 2 3 

Здесь знак * это операция развёртывания коллекции по аргументам функции. Функция print принимает на вход сколько угодно аргументов и действие выше эквиваленто следующему:

Ремарка о строках

На самом деле, мы уже ранее сталкивались с массивами в предудыщих лабораторных, когда использовали строковый метод str.split :

>>> s = "ab cd ef1 2 301" >>> s.split() ['ab', 'cd', 'ef1', '2', '301'] 

Т.е. str.split , по умолчанию, разбивает строку по символам пустого пространства (пробел, табуляция) и создаёт массив из получившихся «слов».

Загляните в help(str.split) , чтобы узнать, как изменить такое поведение, и разбивать строку, например, по запятым, что является стандартом для представления таблиц в файлах csv (comma separated values).

Методом, являющимся обратным к операции str.split является str.join . Он «собирает» строку из массива строк:

>>> s 'ab cd ef1 2 301' >>> l = s.split() >>> l ['ab', 'cd', 'ef1', '2', '301'] >>> l[-1] = '430' >>> l ['ab', 'cd', 'ef1', '2', '430'] >>> ','.join(l) 'ab,cd,ef1,2,430' >>> ' -- '.join(l) 'ab -- cd -- ef1 -- 2 -- 430' 

Работа с двумерными массивами

Как вам рассказали, в массиве мы можем хранить различные данные. В том числе в ячейке массива можем хранить другой массив. Давайте предположим, что в каждой ячейке массива размера N у нас будет храниться другой массив размера M . Таким образом мы можем построить таблицу или матрицу размера N x M .

Создание двумерного массива (матрицы) размера N x M в питоне:

a = [] for _ in range(n): a.append([0] * m) 

Обращение к элементами двумерного массива:

Источник

Двумерные массивы в Python и методы работы с ними

Иногда нам приходится использовать таблицы с данными для решения своих задач. Такие таблицы называются матрицами или двумерными массивами.

В Python подобные таблицы можно представить в виде списка, элементы которого являются другими списками. Для примера создадим таблицу с тремя столбцами и тремя строками, заполненными произвольными буквами:

mas = [['й', 'ц', 'у'], ['к','е','н'], ['г', 'ш', 'щ']] #Вывод всего двумерного массива print(mas) #Вывод первого элемента в первой строке print(mas[0][0]) # Выведет й #Вывод третьего элемента в третьей строке print(mas[2][2]) # Выведет щ

Создание двумерных массивов

Создать такой массив в Python можно разными способами. Разберем первый:

# Создание таблицы с размером 3x3, заполненной нулями a = 3 mas = [0] * a for i in range(a): mas[i] = [0] * a print(mas) # Выведет [[0, 0, 0], [0, 0, 0], [0, 0, 0]]

Второй способ предполагает создание пустого списка с добавлением в него новых списков. Рассмотрим на примере:

# Создание таблицы с размером 2x2, заполненной единицами

a = 2 mas = [] for i in range(a): mas.append([0] * a) print(mas) # Выведет [[1, 1, 1], [1, 1, 1], [1, 1, 1]]

Третьим и самым простым способом является генератор списков с x строками, которые будут состоять из y элементов. Пример:

# Создание таблицы с размером 3x3, заполненной двойками a = 3 mas = [[2] * a for i in range(a)] print(mas) # Выведет [[2, 2, 2], [2, 2, 2], [2, 2, 2]]

Способы ввода двумерных массивов

Допустим, нам нужно ввести двумерный массив после запуска нашей программы. Для этого мы можем создать программу, которая будет построчно считывать значения нашего массива, а также количество строк в нем. Рассмотрим на примере:

a=int(input()) mas = [] for i in range(a): mas.append(list(map(int, input().split()))) print(mas)

Запускаем программу и сначала вводим количество строк в массиве (допустим, 3). Далее вводим строки в порядке их очереди. Например:

После этого данная программа выведет наш двумерный массив: [[1, 1, 1], [1, 1, 1], [1, 1, 1]].

То же самое можно сделать с помощью генератора двумерных массивов:

mas = [list(map(int, input().split())) for i in range(int(input()))] # Вводим 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 print(mas) # Выведет [[1, 1, 1], [1, 1, 1], [1, 1, 1]]

Вывод двумерных массивов

Для обработки и вывода списков используются два вложенных цикла. Первый цикл – по порядковому номеру строки, второй – по ее элементам. Например, вывести массив можно так:

mas = [[1, 1, 1], [1, 1, 1], [1, 1, 1]] for i in range(0, len(mas)): for i2 in range(0, len(mas[i])): print(mas[i][i2], end=' ') print() # Выведет 1 1 1 1 1 1 1 1 1

То же самое можно сделать не по индексам, а по значениям массива:

mas = [[1, 1, 1], [1, 1, 1], [1, 1, 1]] for i in mas: for i2 in i: print(i2, end=' ') print() # Выведет 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Способ с использованием метода join():

mas = [[1, 1, 1], [1, 1, 1], [1, 1, 1]] for i in mas: print(' '.join(list(map(str, i)))) # Выведет 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Вывод одной из строк двумерного массива можно осуществить с помощью цикла и того же метода join(). Для примера выведем вторую строку в произвольном двумерном массиве:

mas = [[1, 1, 1], [2, 2, 2], [3, 3, 3]] string = 2 for i in mas[string-1]: print(i, end=' ') # Выведет 1 1 1

Для вывода определенного столбца в двумерном массиве можно использовать такую программу:

mas = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]] column = 2 for i in mas: print(i[column-1], end=' ') # Выведет 2 5 8

Обработка двумерных массивов

Составим произвольный двумерный массив с числами и размерностью 4×4:

2 4 7 3 4 5 6 9 1 0 4 2 7 8 4 7

Теперь поставим числа в каждой строке по порядку:

mas = [[2, 4, 7, 3], [4, 5, 6, 9], [1, 0, 4, 2], [7, 8, 4, 7]] mas2 = [] for i in mas: mas2.append(sorted(i)) print(mas2) # Выведет [[2, 3, 4, 7], [4, 5, 6, 9], [0, 1, 2, 4], [4, 7, 7, 8]]

А теперь расставим все числа по порядку, вне зависимости от их нахождения в определенной строке:

mas = [[2, 4, 7, 3], [4, 5, 6, 9], [1, 0, 4, 2], [7, 8, 4, 7]] mas2 = [] for i in mas: for i2 in i: mas2.append(i2) mas=sorted(mas2) for x in range(0, len(mas), 4): e_c = mas[x : 4 + x] if len(e_c) < 4: e_c = e_c + [None for y in range(n - len(e_c))] print(list(e_c)) # Выведет [0, 1, 2, 2] [3, 4, 4, 4] [4, 5, 6, 7] [7, 7, 8, 9]

Итог

Мы разобрались в основах двумерных массивов в Python, научились создавать, вводить и выводить их, а также рассмотрели примеры обработки. Надеюсь, статья оказалась полезной для вас!

Источник