Strings, Lists und Sequences

Strings – Zeichenketten

In Python spezieller Datentyp string zur Darstellung von Zeichenketten und Operationen mit Zeichenketten.

Definition wahlweise mit single oder double Quotes
Aneinanderhängen mit +
Sub–Strings mit [] Operator
Viele nützliche Funktionen zum Konvertieren, Zählen, Splitten, Zusammenfügen, Sub–Strings suchen, ... (siehe Python Strings)

a = 'Hello '                  # Single quotes
b = "World "                  # Double quotes
c = "Bob said 'hey there.'"  # A mix of both 
e = b + a  # concatenate
print(e)    # --> World Hello
f = a*3    # --> 'Hello Hello Hello '
c[5]       # (5+1). Element von c --> 'a'
c[2:8]     # (3.-8.). Element von c --> 'b said'
c.count('e') # wie oft kommt 'e' vor in c --> 3
c.upper()  # --> "BOB SAID 'HEY THERE.'"
# string methods can be applied on string constants directly
"abracadabra".find("ra") # --> 2 (=Index of  substring "ra")
" a b ".strip() # --> "a b" (remove leading and trailing white space)
"abracadabra".replace("ra", "lu") # --> "ablucadablu" 
#
# string methods don't change original string,
# if needed a new string is created
e="abracadabra"
print (e.replace("ra", "lu")) # --> "ablucadablu"
print (e) # --> "abracadabra"

Man kann mehrere Methodenaufrufe aneinander-reihen (=chaining), oft praktisch, aber leicht unleserlich ...

# chaining method calls
element = "cesium"
print (':' + element.upper()[4:7].center(10) + ':')
# :    UM    :

Unicode vs Byte Strings

In Python3 ist der übliche String (Klasse str) ein sogenannter unicode String
s = 'abc'; type(s) # <class 'str'>
Es gibt auch noch Byte String:
s = b'abc'; type(s) # <class 'bytes'>
Braucht man gelegentlich für IO Operationen $\ensuremath{\color{dgreen}{\Rightarrow}}$ später
Vorsicht ... kann leicht zu Verwirrung führen.
Normal immer “Standard”–String (=unicode) verwenden.

List – Arrays in Python

Ein wichtiges Konstrukt in allen Programmiersprachen sind arrays, das sind

Liste von Variablen oder Objekten
Die einzelnen Elemente können über ihren Index angesprochen werden

In Python gibt es dafür die list, wie bei strings dient sie nicht nur zum Abspeichern der Daten sondern stellt viele nützliche Funktionen bereit.

Erzeugen mit eckige Klammer und Elemente: A = [2,5,4,77,43]
Python zählt (wie JAVA/C++) von 0 bis Länge–1
Länge kann abgefragt werden mit len(A)
Zugriff auf nicht-existierende Elemente gibt Fehler
Im Gegensatz zu einfachen JAVA/C++ Arrays ist die Python list sehr flexibel und bietet viele Hilfsfunktionen:
- Anhängen, Einfügen, Löschen von Elementen: A.append(42); A.insert(2,55); del A[3]
- Hilfsfunktionen zum Sortieren, Umdrehen, ...
Kann unterschiedliche Datentypen enthalten, auch andere list
List bestimmter Länge anlegen und füllen mit z.B.
K = [0]*20 (Liste von 20 int alle auf 0 gesetzt)
List mit aufeinanderfolgenden Zahlen mit z.B.
list(range(10)) (Liste von 10 int mit Werten von 0 bis 9)

>>> L = [ 1, 5, 9, 45, 3, 72, 27 ]  # Definition list
>>> len(L)  # Laenge
7
>>> L[6]  # Element 6+1
27
>>> L[8]  # ausserhalb
#Traceback (most recent call last):
#  File "<stdin>", line 1, in ?
#IndexError: list index out of range
>>> L[2] = 11 # aendern von Element 3
>>> L
[1, 5, 11, 45, 3, 72, 27]
>>> L.sort()
>>> L
[1, 3, 5, 9, 27, 45, 72]
>>> L.append(87)  # anhaengen
>>> L
[1, 5, 11, 45, 3, 72, 27, 87]
>>>
>>> L.insert(2,33) # einfuegen
>>> L
[1, 5, 33, 11, 45, 3, 72, 27, 87]
>>>
>>> del L[3:5] # Loeschen Element 4-6
>>> L
[1, 5, 33, 3, 72, 27, 87]
>>>
>>> L.sort() # sortieren
>>> L
[1, 3, 5, 27, 33, 72, 87]
>>>
>>> L.reverse() # Reihenfolge umdrehen
>>> L
[87, 72, 33, 27, 5, 3, 1]
....
>>> K=[0]*10 # List mit 10 Elementen, alle 0
>>> K
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
>>> M = [1, 2.45, (1+4j), L[1:5]]  # mixed list
>>> M
[1, 2.4500000000000002, (1+4j), [3, 9, 27, 111]]
>>> M[3][2]
27
...
>>> G = list(range(20))
>>> G
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]
>>> 
>>> G = list(range(1,11)) # Zahlen 1-10
>>> G = list(range(1,11,2)) # Zahlen 1,3,5,7,9

2D Arrays oder Matrizen

Einfach auf mehr Dimensionen zu erweitern:

Matrix mit $4 \times 3$ int Elementen: M = [[0]*4,[0]*4,[0]*4]
oder direkt initialisieren: M = [[1,2,3,4],[2,3,4,5],[3,4,5,6]]
Zugriff via M[0][0] (1. Element) bis M[2][3] (letztes Element).
Vorsicht: M = [[0]*4]*3 klappt nicht (produziert 3 Verweise auf diesselbe Liste mit 4 Werten).
Alternative: list-comprehension
M = [ [0]*4 for i in range(3)]
Analog Erweiterung auf höhere Dimensionen :
M = [[[0]*4 for i in range(3)] for j in range(2)]

Python Sequences

string und list gehören beide zur Gruppe der Python Sequences:

string ist eine Art list, allerdings sind die Elemente nur chars
string ist immutable, d.h. einzelne Elemente können nicht überschrieben werden:
S = 'Balduin'
S[1] # –> 'a'
S[1]='o' # –> Fehler
Dafür viele extra Funktionen für String ( S.upper(), S.lower(), ...)
Variante von list ist tuple: Anlegen mit runder Klammer () statt [], z.B. T = (1,4,6,8).
tuple sind wie string immutable, man kann Elemente nicht ändern, löschen, einfügen, anhängen.

Konvertierungen möglich:

>>> T = (1,4,6,8) # tuple
>>> T[1]  # --> 4
>>> T[1] = 7 # error for tuple
#Traceback (most recent call last):
#  File "<stdin>", line 1, in ?
#TypeError: object doesn't support item assignment
>>> V = list(T)  # tuple --> list
>>> V
[1, 4, 6, 8]
>>> V[1] = 7 # ok for list 
...
>>> S = 'Balduin'
>>> S[1] = 'o' # Fehler
>>> B = list(S) # Konvertierung in list
['B', 'a', 'l', 'd', 'u', 'i', 'n']
>>> B[1] = 'o'  # ok
>>> S = "".join(B) # zurueck nach string
'Bolduin'

Slicing – Stückchen rausschneiden

...

>>> a=list(range(10))
>>> a
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> a[4:7]
[4, 5, 6]
>>> a[-3:]
[7, 8, 9]
>>> a[-3:-1]
[7, 8]
>>> a[-3:2]
[]
#
>>> s = "Donaudampfschiffahrtsgesellschaftkapitaenskajuetenblumenvase"
>>> s[-10:]  # extract last 10 chars
'blumenvase'