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2-6b 陣列

面對資料量的增加，我們不太可能只用一個變數來儲存一筆資料，例如全班36個人，每人有10個成績，不可能利用360個變數名稱（例如a1_1、a1_2...... a36_9、a36_10）來儲存，這個時候我們需要更有效率的儲存方式，那就是陣列（Array）。陣列就像是置物櫃一樣，只要賦予它一個名稱跟編號（索引值），我們就可以將資料依照位置儲存進去，並且可以隨時取用、更新、刪除，再搭配迴圈的使用，便可快速替我們計算或處理大量的資料，非常方便。

 

Python裡面的「陣列」(Array)一共有四種類型：

  • 串列（List）

    串列(或稱「列表」)可以說是 Python 中最基礎的一種資料結構。所謂列表指的就是一群按照順序排序的元素（類似於其他程式語言的 array，但多一些額外功能）。 → 可排序、可修改、可重複、有索引

  • 元組（Tuple）

    Tuple 類似於 List 的兄弟，但是元素無法修改。  → 可排序、不可修改、可重複、有索引

  • 字典（Dictionary）

    字典類似 map，包含鍵值與對應的值，可以快速取出對應值。  → 不可排序、可修改、不可重複、有索引

  • 集合（Set）

    集合類似數學中的集合，裡面包含不重複的元素值。  → 不可排序、無索引、不可重複

 

 

表示方法：

  • List：  a= ['張三', '李四' , 123]
  • Tuple：  b = ('張三', '李四', 123)
  • Dictionary ：  c= {1:'一月', 2:'二月', 3:'三月'}
  • Set： d = {'張三', '李四', 123, 123}

串列(List)的基本用法

 

串列是Python中最基本的資料結構。串列中的每個元素都可儲存一筆資料

串列的第一個索引是0，第二個索引是1，依此類推。

串表是最常用的Python資料類型，使用「中括號」括起來，裡面有逗號隔開，串列的資料不需要具有相同的類型。

 

1.串列的建立

要建立一個串列，只要把逗號分隔的不同的資料項使用方括號括起來即可。如下所示：

list1 = [10, 20, 30, 40, 50 ]
list2 = ["a", "b", "c", "d"]
list3 = ['張三', '台中市西屯區寧夏路240號',  "0912-000111", "2005/4/20", 170 , 65.3]

print(list1)
print(list2)
print(list3)

2.串列資料的取用

要存取串列中的值，只要在串列名稱之後加上「中括號」及索引值（記住第一個索引值是0）即可。

例如：

list1 = [10, 20, 30, 40, 50 ]
list2 = ["a", "b", "c", "d", "e", "f"]

print (list1[0])
print (list2[2:5])

3.串列資料的更新

要更新串列中的某個值，可以這樣寫：

list = [70, 60, 80, 90, 100 ]

print ("第4個元素為 : ", list[3])
list[3] = 95
print ("更新後的第4個元素為 : ", list[3])

輸出：

第4個元素為 : 90
更新後的第4個元素為 : 95

4.刪除串列的值

要刪除串列中的某的值：

list = [70, 60, 80, 90, 100 ]
print ("原始列表 : ", list)
del list[2]
print ("刪除第三個元素 : ", list)

輸出：

原始列表 : [70, 60, 80, 90, 100]
刪除第三個元素 : [70, 60, 90, 100]

 

5.增加串列的資料

用法：

串列名稱.append(資料)

例如：

fruit = []   #建立一個空串列
fruit.append("apple")
print(fruit)

 

串列與迴圈的整合

 

1.使用for迴圈（含索引值）

假設現在有五個成績，要列出這五個成績，我們可以這樣寫：

score = [70, 60, 80, 90, 100 ]
for i in range(5):
    print(score[i])

如果不知道這個串列一共有幾個元素怎麼辦？ 沒關係，我們可以使用 「len()」（length)這個函數。以上一題為例，有一個名為score的串列，只要用len(score)就可以知道裡面有幾個元素。

score = [70, 60, 80, 90, 100 ]
print(len(score))

結果為5。

所以上一個範例可以改寫成：

score = [70, 60, 80, 90, 100 ]
for i in range(len(score)):
    print(score[i])

 

2.使用for迴圈（不含索引值）

其實for迴圈可以不必搭配 range()，直接這樣寫：

score = [70, 60, 80, 90, 100 ]
for i in score:
    print(i)

如此一來 i 就會從串列第一個元素開始，每執行一圈就會取得一筆新的元素，直到串列結束為止。

這種用法雖然方便，但是無法指定要取得串列中的第幾個元素，所以各有利弊。

 

練習1：計算成績平均：
讓使用者依照座號輸入5筆成績並儲存到列表(List)，計算出平均

版本1：不用list

sum=0

for i in range(___ , ___):
    score = int(input("請輸入第" + str(i) + "筆成績:"))
    sum = ______

print (______)

版本2：使用list

sum=0
score=[]
for i in range(1, 6):
    s = int(input("請輸入第" + str(i) + "筆成績:"))
    score.append(____)

for i in range(____):
    sum += _________
    
print (sum/5)

 

二維陣列

前面介紹的是一維陣列，如果資料量一多的話，就變得不夠用了，例如每個同學都有10個成績，我們不可能用36個陣列來儲存。

因此我們需要使用到二維以上的陣列（串列），假設有三個同學，每個人有五個成績，可以這樣寫：

score = [
         [70, 60, 80, 90, 100 ],
         [91, 85, 73, 100, 63 ],
         [66, 91, 55, 81, 75 ]
        ]

每個人的成績都用一組中括號括起來，然後這三組中括號再用逗點隔開，最後外面再用一組中括號包起來。當然你也可以選擇不要換行，全部15個數字寫成同一列也是可以的，但是會變得不易閱讀。

如果我們想取得第二個同學的第四個成績（100）要怎麼寫呢？ 是不是 score[2][4]呢？ 不是，答案是 score[1][3]，可以自己試試看！

接著問題來了，一維陣列用一個for迴圈可以解決，那麼二維陣列呢？ 很簡單，就用二維迴圈來解決！所以如果我想計算出這三個同學的總分各是幾分，可以這樣寫：

for i in range(3):
    sum=0
    for j in range(5):
        sum+=score[i][j]
    print(sum)

第一個中括號內的數字代表資料在第幾列(Y座標)，第二個數字代表這一列的第幾個數字(X座標），如此一來就可以輕鬆計算出每個人的總分了，是不是很方便呢？ 同樣的道理，我們可以把陣列擴充為三維、四維，甚至更高維度，不過要看程式的需求，否則維度太高將難以撰寫。

 

串列的常用函數

  • append：在最後面附加一個元素
  • clear：清空串列裡面的所有元素
  • copy：複製一個串列，例如 list2 = list1.copy
  • count：傳回某個數在串列中出現的次數，如list.count(60)
  • index：傳回某個數在串列中第一次出現的索引值，如list.index(60)
  • insert：在串列指定位置插入元素
  • remove：移除第一個找到的元素，例如list.remove("a")
  • reverse：反轉串列，如 list.reverse()
  • sort：排序串列，如list.sort()， list.sort(reverse=True)
  • max：找出串列裡面的最大值，如 print(max(score))
  • min：找出串列裡面的最小值，如 print(min(score))
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