عملیات روی لیست‌ها در پایتون

عملیات روی لیست‌ها در پایتون

لیست‌ها در پایتون یکی از ساختارهای داده‌ای بسیار انعطاف‌پذیر هستند که به شما اجازه می‌دهند مجموعه‌هایی از عناصر را با انواع مختلف ذخیره کنید. علاوه بر دسترسی به عناصر، عملیات مختلفی نیز روی لیست‌ها قابل انجام است. در ادامه به برخی از مهم‌ترین این عملیات می‌پردازیم:

افزودن عناصر به لیست

list_name.append(element)

fruits = ["سیب", "موز"]
fruits.append("پرتقال")
print(fruits)  # خروجی: ['سیب', 'موز', 'پرتقال']

numbers = [۱, ۲, ۳]
numbers.append(۴)
print(numbers)  # خروجی: [۱, ۲, ۳, ۴]

mixed_list = ["سلام", ۱۰, True]
mixed_list.append(["دنیا", ۲۰])
print(mixed_list)  # خروجی: ['سلام', ۱۰, True, ['دنیا', ۲۰]]

list_name.insert(index, element)

fruits = ["سیب", "موز"]
fruits.insert(۱, "پرتقال")
print(fruits)  # خروجی: ['سیب', 'پرتقال', 'موز']

numbers = [۱, ۳, ۵]
numbers.insert(۱, ۲)
print(numbers)  # خروجی: [۱, ۲, ۳, ۵]

mixed_list = ["سلام", ۱۰]
mixed_list.insert(۰, "دنیا")
print(mixed_list)  # خروجی: ['دنیا', 'سلام', ۱۰]

متد extend() در پایتون: افزودن عناصر چندگانه به لیست

متد extend() در پایتون به شما اجازه می‌دهد تا عناصر چندگانه را از یک لیست دیگر یا یک شیء قابل تکرار (مانند رشته یا تاپل) به انتهای لیست فعلی اضافه کنید. این متد بسیار مفید است زمانی که می‌خواهید محتوای یک لیست را با محتوای دیگری ادغام کنید.

نحوه استفاده:

list_name.extend(iterable)

• • • list_name: نام لیستی که می‌خواهید به آن عناصر اضافه کنید.
    • iterable: یک شیء قابل تکرار که حاوی عناصر مورد نظر است. این می‌تواند یک لیست، رشته، تاپل یا هر شیء دیگری که قابل تکرار باشد باشد.

مثال:

fruits1 = ["سیب", "موز"]
fruits2 = ["پرتقال", "انگور"]
fruits1.extend(fruits2)
print(fruits1)  # خروجی: ['سیب', 'موز', 'پرتقال', 'انگور']

در این مثال، عناصر لیست fruits2 به انتهای لیست fruits1 اضافه می‌شوند.

ویژگی‌های مهم:

• • • تغییر درجا: مانند متدهای append() و insert()، متد extend() نیز لیست اصلی را تغییر می‌دهد و لیست جدیدی ایجاد نمی‌کند.
    • اضافه کردن چندین عنصر: این متد می‌تواند چندین عنصر را به طور همزمان اضافه کند.
    • هر نوع داده‌ای: می‌توانید هر نوع داده‌ای را به لیست اضافه کنید، از جمله اعداد، رشته‌ها، لیست‌های دیگر، و حتی اشیاء.

مثال‌های بیشتر:

numbers = [۱, ۲, ۳]
numbers.extend([۴, ۵])
print(numbers)  # خروجی: [۱, ۲, ۳, ۴, ۵]

letters = "abc"
letters.extend("def")
print(letters)  # خروجی: ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f']

نکات مهم:

• • • اگر می‌خواهید فقط یک عنصر را به لیست اضافه کنید، می‌توانید از متد append() استفاده کنید.
    • برای افزودن عناصر در یک موقعیت خاص از لیست، می‌توانید از متد insert() استفاده کنید.

حذف عناصر از لیست

list_name.remove(element)

fruits = ["سیب", "موز", "پرتقال"]
fruits.remove("موز")
print(fruits)  # خروجی: ['سیب', 'پرتقال']

numbers = [۱, ۲, ۳, ۲]
numbers.remove(۲)
print(numbers)  # خروجی: [۱, ۳, ۲]

mixed_list = ["سلام", ۱۰, "دنیا"]
mixed_list.remove("سلام")
print(mixed_list)  # خروجی: [۱۰, 'دنیا']

• • متد pop() در پایتون: حذف و برگرداندن عنصر از لیست

    متد pop() در پایتون به شما اجازه می‌دهد تا یک عنصر را از یک لیست حذف کنید و آن را برمی‌گرداند. این متد بسیار مفید است زمانی که می‌خواهید هم عنصر را حذف کنید و هم آن را برای استفاده‌های بعدی ذخیره کنید.

    نحوه استفاده:

    Python

    element = list_name.pop(index)
    

    • list_name: نام لیستی که می‌خواهید از آن عنصر را حذف کنید.
    • index: (اختیاری) اندیس موقعیتی که می‌خواهید عنصر را از آن حذف کنید. اگر این پارامتر مشخص نشود، آخرین عنصر لیست حذف و برگردانده می‌شود.

    مثال:

    Python

    fruits = ["سیب", "موز", "پرتقال"]
    removed_fruit = fruits.pop(۱)
    print(fruits)  # خروجی: ['سیب', 'پرتقال']
    print(removed_fruit)  # خروجی: 'موز'
    

    در این مثال، عنصر “موز” از لیست حذف می‌شود و در متغیر removed_fruit ذخیره می‌شود.

    ویژگی‌های مهم:

    • تغییر درجا: متد pop() لیست اصلی را تغییر می‌دهد و لیست جدیدی ایجاد نمی‌کند.
    • حذف و برگرداندن: این متد هم عنصر را حذف می‌کند و هم آن را برمی‌گرداند.
    • اندیس اختیاری: اگر اندیس مشخص نشود، آخرین عنصر لیست حذف و برگردانده می‌شود.

    مثال‌های بیشتر:

    Python

    numbers = [۱, ۲, ۳, ۴]
    last_number = numbers.pop()
    print(numbers)  # خروجی: [۱, ۲, ۳]
    print(last_number)  # خروجی: ۴
    
    mixed_list = ["سلام", ۱۰, "دنیا"]
    first_item = mixed_list.pop(۰)
    print(mixed_list)  # خروجی: [۱۰, 'دنیا']
    print(first_item)  # خروجی: 'سلام'
    

    نکات مهم:

    • • • اگر اندیس مشخص شده خارج از محدوده لیست باشد، یک خطای IndexError رخ می‌دهد.
        • برای حذف عنصر با مقدار مشخص شده، می‌توانید از متد remove() استفاده کنید.

    متد clear() در پایتون: پاک کردن کامل لیست

    متد clear() در پایتون به شما اجازه می‌دهد تا تمام عناصر یک لیست را به طور کامل حذف کنید و لیست را خالی کنید. این متد بسیار مفید است زمانی که می‌خواهید یک لیست را برای استفاده مجدد آماده کنید.

    نحوه استفاده:

    Python

    list_name.clear()
    

    • list_name: نام لیستی که می‌خواهید پاک کنید.

    مثال:

    Python

    fruits = ["سیب", "موز", "پرتقال"]
    fruits.clear()
    print(fruits)  # خروجی: []
    

    در این مثال، تمام عناصر لیست fruits حذف می‌شوند و لیست خالی می‌شود.

    ویژگی‌های مهم:

    • تغییر درجا: متد clear() لیست اصلی را تغییر می‌دهد و لیست جدیدی ایجاد نمی‌کند.
    • حذف تمام عناصر: این متد تمام عناصر لیست را حذف می‌کند، بدون اینکه هیچ عنصری باقی بماند.

    مثال‌های بیشتر:

    Python

    numbers = [۱, ۲, ۳, ۴]
    numbers.clear()
    print(numbers)  # خروجی: []
    
    mixed_list = ["سلام", ۱۰, "دنیا"]
    mixed_list.clear()
    print(mixed_list)  # خروجی: []
    

    نکات مهم:

    • متد clear() هیچ عنصری را برنمی‌گرداند.
    • برای حذف یک عنصر خاص از لیست، می‌توانید از متدهای remove() یا pop() استفاده کنید.

     

تغییر عناصر لیست

• تعیین مقدار جدید برای یک عنصر:
  Python

  my_list = [۱, ۲, ۳]
  my_list[۱] = ۵
  print(my_list)  # خروجی: [۱, ۵, ۳]

سایر عملیات

for element in my_list:
    # کدهایی که برای هر عنصر اجرا می شوند

fruits = ["سیب", "موز", "پرتقال"]
for fruit in fruits:
    print(fruit)

سیب
موز
پرتقال

numbers = [۱, ۲, ۳, ۴, ۵]
sum = ۰
for number in numbers:
    sum += number
print("مجموع اعداد:", sum)

fruits = ["سیب", "موز", "پرتقال"]
for index, fruit in enumerate(fruits):
    print(index, fruit)

۰ سیب
۱ موز
۲ پرتقال

• بررسی عضویت در پایتون: یافتن یک عنصر در لیست

  بررسی عضویت در پایتون به معنای تعیین این است که آیا یک عنصر خاص در یک لیست وجود دارد یا خیر. این کار معمولاً با استفاده از عملگر عضویت in انجام می‌شود.

  سینتکس:

  Python

  if element in my_list:
      # اگر عنصر در لیست باشد، این کد اجرا می‌شود
  else:
      # اگر عنصر در لیست نباشد، این کد اجرا می‌شود
  

  مثال:

  Python

  fruits = ["سیب", "موز", "پرتقال"]
  if "موز" in fruits:
      print("موز در لیست وجود دارد.")
  else:
      print("موز در لیست وجود ندارد.")
  

  مثال پیشرفته‌تر:

  Python

  numbers = [۱, ۲, ۳, ۴, ۵]
  search_number = ۳
  if search_number in numbers:
      print(f"عدد {search_number} در لیست یافت شد.")
  else:
      print(f"عدد {search_number} در لیست یافت نشد.")
  

  نکات مهم:

  • حساسیت به بزرگی و کوچکی حروف: در رشته‌ها، حروف بزرگ و کوچک متفاوت در نظر گرفته می‌شوند. به عنوان مثال، “سیب” با “سیب” برابر نیست.
  • انواع داده‌ها: عملگر in برای انواع داده‌های مختلف قابل استفاده است، از جمله لیست‌ها، رشته‌ها، تاپل‌ها و مجموعه‌ها.
  • کارایی: برای لیست‌های بزرگ، استفاده از مجموعه‌ها (set) برای بررسی عضویت معمولاً کارآمدتر است، زیرا مجموعه‌ها به صورت داخلی بهینه‌سازی شده‌اند برای عملیات جستجو.

  کاربردهای بررسی عضویت:

  • کنترل جریان برنامه: بر اساس وجود یا عدم وجود یک عنصر در لیست، تصمیم‌گیری در مورد اجرای کدهای مختلف.
  • اعتبارسنجی ورودی: بررسی اینکه آیا یک مقدار وارد شده توسط کاربر در لیست مقادیر مجاز وجود دارد یا خیر.
  • جلوگیری از تکرار عناصر: اطمینان از اینکه یک عنصر قبل از اضافه شدن به لیست، در آن وجود نداشته باشد.

  مثال عملی:

  Python

  def is_vowel(character):
      vowels = "aeiouAEIOU"
      return character in vowels
  
  print(is_vowel('a'))  # True
  print(is_vowel('b'))  # False
  

  طول لیست در پایتون

  طول لیست در پایتون به تعداد عناصر موجود در آن اشاره دارد. برای یافتن طول یک لیست، از تابع داخلی len() استفاده می‌کنیم.

  سینتکس:

  Python

  length = len(my_list)
  

  در این کد:

  • length: متغیری است که برای ذخیره طول لیست استفاده می‌شود.
  • len(): تابعی است که طول یک شیء قابل شمارش (مانند لیست، رشته، تاپل و …) را برمی‌گرداند.
  • my_list: نام لیستی است که می‌خواهیم طول آن را محاسبه کنیم.

  مثال:

  Python

  fruits = ["سیب", "موز", "پرتقال", "انگور"]
  number_of_fruits = len(fruits)
  print("تعداد میوه‌ها:", number_of_fruits)
  

  خروجی این کد:

  تعداد میوه‌ها: ۴
  

  مثال دیگر:

  Python

  numbers = [۱, ۲, ۳, ۴, ۵, ۶]
  print("طول لیست اعداد:", len(numbers))
  

  کاربردهای یافتن طول لیست:

  • کنترل حلقه‌ها: برای تکرار به تعداد دقیق عناصر لیست.
  • بررسی شرط‌ها: برای تعیین اینکه آیا لیست خالی است یا خیر.
  • محاسبات: برای انجام محاسباتی که به تعداد عناصر لیست بستگی دارند.
  • اندازه گیری کارایی: برای مقایسه کارایی الگوریتم‌ها روی لیست‌های با اندازه‌های مختلف.

  نکته مهم:

  تابع len() نه تنها برای لیست‌ها، بلکه برای سایر ساختارهای داده‌ای مانند رشته‌ها، تاپل‌ها و حتی دیکشنری‌ها نیز قابل استفاده است.

  مثال با رشته:

  Python

  my_string = "سلام دنیا"
  length_of_string = len(my_string)
  print("طول رشته:", length_of_string)
  

   

  مرتب‌سازی لیست در پایتون

  مرتب‌سازی لیست در پایتون به معنای قرار دادن عناصر یک لیست به ترتیب خاصی (صعودی یا نزولی) است. پایتون روش‌های مختلفی برای مرتب‌سازی لیست‌ها ارائه می‌دهد.

  روش‌های مرتب‌سازی لیست در پایتون

  ۱. روش sort()

  • تغییر لیست اصلی: این روش لیست اصلی را به صورت مستقیم تغییر می‌دهد.
  • ترتیب پیش‌فرض: صعودی
  • سینتکس:
    Python

    my_list.sort()  # مرتب‌سازی صعودی
    my_list.sort(reverse=True)  # مرتب‌سازی نزولی
    

  ۲. روش sorted()

  • ایجاد لیست جدید: این روش یک لیست جدید مرتب شده ایجاد می‌کند و لیست اصلی را تغییر نمی‌دهد.
  • ترتیب پیش‌فرض: صعودی
  • سینتکس:
    Python

    new_list = sorted(my_list)  # مرتب‌سازی صعودی
    new_list = sorted(my_list, reverse=True)  # مرتب‌سازی نزولی
    

  مثال‌ها

  Python

  numbers = [۳, ۱, ۴, ۱, ۵, ۹, ۲, ۶, ۵, ۳, ۵]
  
  # مرتب‌سازی صعودی با روش sort()
  numbers.sort()
  print(numbers)  # خروجی: [۱, ۱, ۲, ۳, ۳, ۴, ۵, ۵, ۵, ۶, ۹]
  
  # مرتب‌سازی نزولی با روش sorted()
  sorted_numbers = sorted(numbers, reverse=True)
  print(sorted_numbers)  # خروجی: [۹, ۶, ۵, ۵, ۵, ۴, ۳, ۳, ۲, ۱, ۱]
  

  مرتب‌سازی لیست‌های حاوی اشیاء

  برای مرتب‌سازی لیست‌هایی که حاوی اشیاء هستند، باید یک تابع کلید (key function) تعریف کنیم که مشخص کند بر اساس کدام ویژگی اشیاء مرتب شوند.

  Python

  class Student:
      def __init__(self, name, age):
          self.name = name
          self.age = age
  
  students = [
      Student("علی", ۲۲),
      Student("زهرا", ۲۰),
      Student("حسن", ۲۵)
  ]
  
  # مرتب‌سازی بر اساس سن
  students.sort(key=lambda x: x.age)
  print(students)
  

  نکات مهم

  • تغییر درجا: روش sort() لیست اصلی را تغییر می‌دهد، در حالی که sorted() یک لیست جدید ایجاد می‌کند.
  • ترتیب پیش‌فرض: هر دو روش به صورت پیش‌فرض به صورت صعودی مرتب می‌کنند.
  • تابع کلید: برای مرتب‌سازی بر اساس ویژگی‌های خاص اشیاء، از تابع کلید استفاده می‌شود.
  • انواع داده‌ها: می‌توان انواع مختلف داده‌ها (اعداد، رشته‌ها، اشیاء) را مرتب کرد.

  کاربردهای مرتب‌سازی

  • سازماندهی داده‌ها: مرتب‌سازی داده‌ها برای جستجو و تحلیل آسان‌تر.
  • الگوریتم‌های مرتب‌سازی: الگوریتم‌های مختلفی برای مرتب‌سازی وجود دارد که هر کدام برای شرایط خاصی مناسب هستند.
  • داده‌کاوی: مرتب‌سازی داده‌ها برای کشف الگوها و روابط بین داده‌ها.

  کپی کردن لیست در پایتون

  در پایتون، کپی کردن یک لیست به این معنی است که یک نسخه جداگانه از آن لیست ایجاد کنیم. این کار زمانی مفید است که می‌خواهیم تغییرات را روی یک کپی اعمال کنیم بدون اینکه لیست اصلی را تغییر دهیم.

  چرا به کپی کردن لیست نیاز داریم؟

  • جلوگیری از تغییرات ناخواسته: اگر یک لیست را به متغیر دیگری ارجاع دهیم، هر تغییری که روی یکی از آن‌ها اعمال شود، روی دیگری نیز اعمال خواهد شد. کپی کردن لیست باعث می‌شود که این دو لیست مستقل از هم باشند.
  • ایجاد نسخه پشتیبان: قبل از انجام تغییرات بزرگ روی یک لیست، می‌توانیم یک کپی از آن ایجاد کنیم تا در صورت نیاز به حالت قبلی برگردیم.
  • الگوریتم‌ها و ساختارهای داده‌ای: در بسیاری از الگوریتم‌ها و ساختارهای داده‌ای، نیاز به ایجاد کپی از لیست‌ها وجود دارد.

  روش‌های کپی کردن لیست:

  1. استفاده از روش copy():

     Python

     new_list = old_list.copy()
     

     این روش یک نسخه سطحی از لیست ایجاد می‌کند. یعنی عناصر ساده (مثل اعداد، رشته‌ها) کپی می‌شوند، اما اگر عناصر لیست خودشان لیست باشند، تنها ارجاع به لیست داخلی کپی می‌شود.

  2. استفاده از برش لیست:

     Python

     new_list = old_list[:]
     

     این روش نیز یک نسخه سطحی از لیست ایجاد می‌کند و مشابه روش copy() عمل می‌کند.

  3. استفاده از ماژول copy:

     • کپی سطحی:
       Python

       import copy
       new_list = copy.copy(old_list)
       

     • کپی عمیق:
       Python

       import copy
       new_list = copy.deepcopy(old_list)
       

     کپی عمیق تمام عناصر لیست را به صورت بازگشتی کپی می‌کند، حتی اگر عناصر خودشان لیست باشند.

  تفاوت بین کپی سطحی و عمیق:

  • کپی سطحی: تنها ارجاعات به عناصر لیست کپی می‌شوند. اگر عناصر خودشان لیست باشند، تغییرات در لیست اصلی بر روی کپی نیز اعمال می‌شود.
  • کپی عمیق: تمام عناصر لیست به طور کامل کپی می‌شوند. حتی اگر عناصر خودشان لیست باشند، کپی جدیدی از آن‌ها ایجاد می‌شود.

  چه زمانی از کدام روش استفاده کنیم؟

  • کپی سطحی: زمانی که عناصر لیست ساده باشند و نیازی به کپی کردن عمیق نداشته باشیم.
  • کپی عمیق: زمانی که لیست حاوی عناصر پیچیده (مثل لیست‌های تو در تو، اشیاء) باشد و بخواهیم یک نسخه کاملاً مستقل از لیست اصلی ایجاد کنیم.

  مثال:

  Python

  old_list = [۱, ۲, [۳, ۴]]
  new_list = old_list.copy()  # کپی سطحی
  
  # تغییر در لیست اصلی
  old_list[۲][۰] = ۱۰
  
  print(old_list)  # خروجی: [۱, ۲, [۱۰, ۴]]
  print(new_list)  # خروجی: [۱, ۲, [۱۰, ۴]]  (تغییر در لیست اصلی بر روی کپی نیز اعمال شده است)
  
  import copy
  new_list = copy.deepcopy(old_list)  # کپی عمیق
  
  # تغییر در لیست اصلی
  old_list[۲][۰] = ۲۰
  
  print(old_list)  # خروجی: [۱, ۲, [۲۰, ۴]]
  print(new_list)  # خروجی: [۱, ۲, [۱۰, ۴]]  (تغییر در لیست اصلی بر روی کپی اعمال نشده است)
  

   

  عملگر + در لیست‌ها در پایتون

  عملگر + در لیست‌ها برای ترکیب دو لیست به کار می‌رود. به عبارت دیگر، با استفاده از این عملگر، دو لیست را می‌توان به هم چسباند و یک لیست جدید ایجاد کرد.

  مثال:

  Python

  list1 = [۱, ۲, ۳]
  list2 = [۴, ۵, ۶]
  list3 = list1 + list2
  print(list3)  # خروجی: [۱, ۲, ۳, ۴, ۵, ۶]
  

  در این مثال، دو لیست list1 و list2 با هم ترکیب شده‌اند و لیست جدید list3 را تشکیل داده‌اند.

  نکات مهم:

  • تغییر ناپذیری لیست‌های اصلی: عملگر + لیست‌های اصلی را تغییر نمی‌دهد، بلکه یک لیست جدید ایجاد می‌کند.
  • انواع عناصر: عناصر دو لیستی که با هم ترکیب می‌شوند، باید از یک نوع باشند. مثلاً نمی‌توان یک لیست از اعداد را با یک لیست از رشته‌ها ترکیب کرد.
  • تکرار عملگر: می‌توان عملگر + را چندین بار برای ترکیب چندین لیست به کار برد.

  مثال پیچیده‌تر:

  Python

  list1 = ["apple", "banana"]
  list2 = [۱, ۲, ۳]
  list3 = list1 + list2
  print(list3)  # این خط اجرا نمی‌شود، زیرا نمی‌توان رشته‌ها و اعداد را با هم ترکیب کرد
  

  در این مثال، به دلیل تفاوت در نوع عناصر، خطا رخ می‌دهد.

  کاربردهای عملگر + در لیست‌ها:

  • ساخت لیست‌های بزرگ‌تر: با ترکیب چندین لیست کوچک، می‌توان یک لیست بزرگ ایجاد کرد.
  • اضافه کردن عناصر به انتهای لیست:
    Python

    list1 = [۱, ۲, ۳]
    list2 = [۴]
    list1 = list1 + list2  # حالا list1 برابر با [۱, ۲, ۳, ۴] است
    

  • پیاده‌سازی الگوریتم‌ها: در برخی الگوریتم‌ها، مانند الگوریتم‌های مرتب‌سازی و جستجو، از ترکیب لیست‌ها استفاده می‌شود.

  محدودیت‌ها:

  • تغییر ناپذیری: اگر بخواهیم عناصر یک لیست را به طور مستقیم تغییر دهیم، نمی‌توانیم از عملگر + استفاده کنیم. برای این کار باید از متدهایی مانند append(), insert(), و extend() استفاده کنیم.
  • نوع عناصر: عناصر دو لیستی که با هم ترکیب می‌شوند، باید از یک نوع باشند.

   

نکته مهم: لیست‌ها در پایتون قابل تغییر هستند، یعنی پس از ایجاد، می‌توان عناصر آن‌ها را تغییر داد، اضافه یا حذف کرد.