リスト¶
基本¶
リストは複数の値・オブジェクトをまとめる．要素を,で区切って並べ，全体を[ ]で囲んで作成する．
a = [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49]
a
[0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49]
type(a)
list
先頭要素のインデックス番号は0．
a[0]
0
a[1]
1
リストの要素数はlen関数で取得する．
len(a)
8
要素の範囲を超えてリストにアクセスするとエラーになる．
a[8]
---------------------------------------------------------------------------
IndexError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-7-beec7994ef7f> in <module>
----> 1 a[8]
IndexError: list index out of range
リストの最後の要素のインデックス番号は「要素数 - 1」．
a[len(a)-1]
49
リストの要素を末尾からアクセスするため，負のインデックス番号を用いることができる．
a[-1]
49
a[-2]
36
空のリストは[]かlist関数で作成する．
a = []
a
[]
a = list()
a
[]
スライス¶
a[start:end:step]という形式で，リストの要素の部分列を抽出できる（「スライス」と呼ばれる）．
start: 抽出を開始する要素のインデックス番号．省略された場合は0となる．end: 抽出を終了する要素のインデックス番号（ただし，a[end]の要素は含まれない）．省略された場合はリストの要素数となる．step: 要素を抽出する間隔．省略された場合は1である．
a = [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49]
開始位置と終了位置を指定したスライス．
a[2:5]
[4, 9, 16]
a[0:3]
[0, 1, 4]
開始位置を省略したスライス．
a[:3]
[0, 1, 4]
終了位置を省略したスライス．
a[5:]
[25, 36, 49]
負のインデックス番号を用いてもよい．
a[-3:]
[25, 36, 49]
要素を取り出す間隔を指定したスライス．
a[1::2]
[1, 9, 25, 49]
間隔に-1を指定して，逆順に要素を取り出すスライス（a[5], a[4], a[3]が取り出される）．
a[5:2:-1]
[25, 16, 9]
開始位置と終了位置を省略し，全ての要素を逆順に取り出すスライス．
a[::-1]
[49, 36, 25, 16, 9, 4, 1, 0]
リストの要素に対する繰り返し¶
a = [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49]
リストの要素に先頭から繰り返しアクセスする．
for x in a:
print(x)
0
1
4
9
16
25
36
49
リストの要素に先頭から繰り返しアクセスすると同時に，各要素のインデックス番号を得る．
for i, x in enumerate(a):
print(i, x, a[i])
0 0 0
1 1 1
2 4 4
3 9 9
4 16 16
5 25 25
6 36 36
7 49 49
リストの要素に末尾から繰り返しアクセスする．
for x in reversed(a):
print(x)
49
36
25
16
9
4
1
0
リストの要素に対する操作¶
wd = ['mon', 'tue', 'wed', 'thu', 'fri']
wd
['mon', 'tue', 'wed', 'thu', 'fri']
リスト内の要素を変更する．
wd[1] = 'tuesday'
wd
['mon', 'tuesday', 'wed', 'thu', 'fri']
末尾に要素を追加する．
wd = ['mon', 'tue', 'wed', 'thu', 'fri']
wd.append('sat')
wd
['mon', 'tue', 'wed', 'thu', 'fri', 'sat']
指定した要素を削除する．
del wd[5]
wd
['mon', 'tue', 'wed', 'thu', 'fri']
リストを連結して，新しいリストを作成する．
d = wd + ['sat', 'sun']
d
['mon', 'tue', 'wed', 'thu', 'fri', 'sat', 'sun']
リストをスタックと見なしてpop操作をすると，末尾の要素が取り出され，同時に末尾の要素がリストから削除される．
d.pop()
'sun'
d
['mon', 'tue', 'wed', 'thu', 'fri', 'sat']
push操作に相当するものはappend関数である．
d.append('sun')
d
['mon', 'tue', 'wed', 'thu', 'fri', 'sat', 'sun']
要素を降順に並べたリストを新たに作成する（この場合は辞書順に並ぶ）．
sorted(d)
['fri', 'mon', 'sat', 'sun', 'thu', 'tue', 'wed']
元のリスト（d）は変更されていない．
d
['mon', 'tue', 'wed', 'thu', 'fri', 'sat', 'sun']
要素を昇順に並べたリストを新たに作成する（この場合は辞書の逆順に並ぶ）．
sorted(d, reverse=True)
['wed', 'tue', 'thu', 'sun', 'sat', 'mon', 'fri']
要素を降順に並び替える．今回は，リストdの要素そのものが並び替えられる．
d.sort()
d
['fri', 'mon', 'sat', 'sun', 'thu', 'tue', 'wed']
要素を昇順に並び替える．
d.sort(reverse=True)
d
['wed', 'tue', 'thu', 'sun', 'sat', 'mon', 'fri']
ある要素がリストに含まれるかを調べる．
'sun' in d
True
ある要素がリストに含まれないかを調べる．
'sun' not in d
False
リストと参照¶
参照の代入¶
リストxを作成する．
x = ['mon', 'tue', 'wed', 'thu', 'fri']
x
['mon', 'tue', 'wed', 'thu', 'fri']
変数yを作成し，リストであるxを代入する．
y = x
y
['mon', 'tue', 'wed', 'thu', 'fri']
リストyに要素を追加してみる．
y.append('sat')
y.append('sun')
y
['mon', 'tue', 'wed', 'thu', 'fri', 'sat', 'sun']
（予想に反し）リストxの要素も変更されている（'sat'と'sun'が追加されている）．
x
['mon', 'tue', 'wed', 'thu', 'fri', 'sat', 'sun']
これは，代入文y = xが「変数yを定義し，変数yの参照先を変数xの参照先と一致させる」という動作を行うからである．元々，変数xはリストオブジェクトを参照していた（関連付けられていた）ので，そのリスト・オブジェクトに複数の変数xとyを経由してアクセスできるようになった．ひとつのオブジェクトの実体を複数の変数xとyが参照している状況であるので，いずれの変数を経由してもオブジェクトの内容を変更できるし，いずれの変数を評価しても同じ結果が得られる．
リストのコピー¶
先ほどと同様に，リストxを作成する．
x = ['mon', 'tue', 'wed', 'thu', 'fri']
x
['mon', 'tue', 'wed', 'thu', 'fri']
変数yを作成し，リストであるxの全体のスライスx[:]を代入する．このとき，xのリスト・オブジェクトのコピーが作成され，変数yはコピーを参照することになる．
y = x[:]
y
['mon', 'tue', 'wed', 'thu', 'fri']
先ほどと同様に，リストyに要素を追加してみる．
y.append('sat')
y.append('sun')
y
['mon', 'tue', 'wed', 'thu', 'fri', 'sat', 'sun']
今回は，リストxの要素は変更されない．これは，変数xとyが，それぞれ別のリスト・オブジェクトを参照しているからである．
x
['mon', 'tue', 'wed', 'thu', 'fri']
リストと関数の引数¶
引数で与えられたリストの末尾に'END'を追加する関数append_endを定義する．
def append_end(s):
s.append('END')
以下のリストxを引数として，関数append_endを呼び出す．
x = ['one', 'two']
x
['one', 'two']
append_end(x)
すると，呼び出し元の変数であるxの内容が変化する．
x
['one', 'two', 'END']
数値や文字列を引数として関数に渡す場合と異なり，リストを引数として関数に渡すと，その関数内でそのリストに対する変更は，関数の呼び出し元にも波及する．
リストの様々な作成方法¶
range関数が表す範囲に対応するリストを作成するには，list関数を用いる．
a = list(range(10))
a
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
a = list(range(1, 10, 2))
a
[1, 3, 5, 7, 9]
リストの要素はデータ型が異なってもよい．
b = [1, 'one', 'first']
b[0]
1
b[1]
'one'
（0を含む）自然数のリストをrange関数で作成する．
a = list(range(10))
a
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
リストの内包表記¶
空のリストを作成する．
a2 = []
a2
[]
空のリスト（a2）に要素を追加する
for i in range(10):
a2.append(i * 2)
a2
[0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18]
これは2の段の掛け算の結果を表している．
a2[7]
14
上記の処理はリストの内包表記を使って簡潔に書ける．ソースコードを左から”list of i times two for all i in the range of ten”のように英語読みをすると解釈しやすい．
a2n = [i * 2 for i in range(10)]
a2n
[0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18]
a2n[7]
14
3の段の掛け算も内包表記を使って簡潔に書ける．
[i * 3 for i in range(10)]
[0, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27]
内包表記を入れ子にして，掛け算表を２次元配列（リスト）として作成する．
m = [[i * j for i in range(10)] for j in range(10)]
m
[[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9],
[0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18],
[0, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27],
[0, 4, 8, 12, 16, 20, 24, 28, 32, 36],
[0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45],
[0, 6, 12, 18, 24, 30, 36, 42, 48, 54],
[0, 7, 14, 21, 28, 35, 42, 49, 56, 63],
[0, 8, 16, 24, 32, 40, 48, 56, 64, 72],
[0, 9, 18, 27, 36, 45, 54, 63, 72, 81]]
m[2]
[0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18]
m[2][3]
6
２次元配列作成時の注意¶
*演算子を使うと，指定した値で初期化しながら，指定した要素数のリストを作る．
a = [0] * 10
a
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
これを拡張して，2次元配列を作ることもできるが，これは避けるべきである．
a = [[0] * 10] * 10
a
[[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]]
一見すると２次元配列が作成されたように見えるが，思わぬ落とし穴がある．以下のコードである要素を変更したつもりが，列全体の値が変更されてしまう．
a[3][5] = 2
a
[[0, 0, 0, 0, 0, 2, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 2, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 2, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 2, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 2, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 2, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 2, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 2, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 2, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 2, 0, 0, 0, 0]]
これは，[0] * 10で１次元のリスト・オブジェクトが一つだけ作成され，その唯一のオブジェクトへの参照が全てのa[.]にセットされただけであるからである．
指定したサイズのリストを作成するときに，内包表記を使うこともできる．
b = [0 for i in range(10)]
b
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
これを拡張して，2次元配列を作ることができる．
b = [[0 for i in range(10)] for j in range(10)]
b
[[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]]
こちらは，我々が通常期待する2次元配列として振る舞う．
b[3][5] = 2
b
[[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 2, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]]