Срезы списков в Python

Иногда нужен не весь список, а только его часть: диапазон элементов, несколько первых или последних элементов, части одинакового размера или скользящее окно из соседних элементов.

Для большинства таких задач в Python есть один синтаксис — срез. words[low:high] даёт элементы от индекса low до индекса high, не включая его. Если не указать low, срез начнётся с начала, а если не указать high, он дойдёт до конца. Отрицательный индекс отсчитывается от конца, а третье число задаёт шаг.

• s[low:high] — от индекса low до high, не включая его
• s[:n] — первые n элементов
• s[n:] — всё от индекса n до конца
• s[-n:] — последние n элементов
• s[::2] — каждый второй элемент

Срез всегда создаёт новый список и копирует в него выбранные элементы. Изменение копии не меняет исходный список, а изменение исходного списка не меняет копию. В некоторых других языках та же операция даёт представление, которое использует общую память с исходным списком, — в Python так не бывает никогда.

Для задач, которые срез не решает сам по себе, в этом уроке используются функции из модуля itertools и одна-две небольшие вспомогательные функции.

В большинстве примеров на этой странице используются одни и те же данные: слова one two three four five six.

Срез — это выбор элементов, стоящих на определённых позициях.

Для ряда соседних позиций используйте срез: words[1:4] даёт элементы с индексами 1, 2 и 3. Помните, что конечный индекс не включается: чтобы получить элементы с индексами от 1 до 3, нужно написать 1:4.

Срез может даже пропускать элементы: третье число — это шаг, поэтому words[::2] берёт каждый второй элемент. Для позиций, которые вы перечисляете сами и в своём порядке, используйте генератор списка по списку индексов.

words[1:4] начинается с индекса 1 и останавливается перед индексом 4. В результате 3 элемента: ['two', 'three', 'four']. Это новый список, поэтому его изменение не затронет words.

У среза words[::2] не указаны начало и конец, поэтому он охватывает весь список, а шаг 2 берёт каждый второй элемент: индексы 0, 2 и 4. Цикл не нужен — шаг входит в синтаксис среза.

Позиции 3, 5 и 0 хранятся в списке чисел. Генератор списка берёт слово на каждой позиции, поэтому результат идёт в порядке индексов.

Take означает оставить несколько элементов с одного конца. Drop означает отбросить несколько элементов с одного конца и оставить остальные.

В Python и то и другое — срезы. words[:3] берёт первые 3 элемента, а words[-3:] — последние 3. words[1:] отбрасывает первый элемент, а words[:-5] — последние 5.

Есть и версии с условием. Они не считают элементы: они идут с одного конца и останавливаются на первом элементе, который не выполняет условие. В Python они встроены в модуль itertools: takewhile() оставляет элементы с начала, пока условие выполняется, а dropwhile() пропускает элементы, пока условие выполняется, и оставляет остальные. Обе функции возвращают ленивый итератор, поэтому оберните вызов в list(), чтобы увидеть элементы. Для тех же задач с конца списка встроенной функции нет: запустите функцию на reversed(words) и разверните результат обратно с помощью [::-1].

words[:3] оставляет первые 3 слова. words[-3:] оставляет последние 3, потому что отрицательный индекс отсчитывается от конца.

words[1:] пропускает первое слово. words[:-5] пропускает последние 5 слов, поэтому остаётся только one.

takewhile() оставляет слова с начала, пока не встретит слово, начинающееся с f. Условие — это lambda, небольшая функция без имени, а startswith() проверяет начало строки. Для конца списка takewhile() проходит по reversed(words) — оставляет слова, пока не встретит three, — а [::-1] разворачивает результат обратно.

dropwhile() пропускает слова из 3 букв в начале и оставляет всё, начиная с three. Тот же приём с reversed() пропускает слова с конца, пока они содержат букву i. Оператор in проверяет, содержит ли строка фрагмент текста.

Разбиение на части означает разрезание списка на куски одинакового размера. Последний кусок может быть короче, если элементы не делятся поровну.

В этой версии Python нет встроенной функции для разбиения на части (в более новых версиях добавлена itertools.batched()), но вспомогательная функция занимает одну строку: range(0, len(items), size) даёт начальные индексы 0, 3, 6, …, а срез вырезает от каждого из них один кусок. Срез никогда не читает за пределами списка, поэтому короткий последний кусок получается правильным сам собой.

Результат — список списков, и у каждого куска свои скобки: [[0, 1, 2], [3, 4, 5], …].

Чтобы сразу обработать каждый кусок, поместите куски в генератор списка.

Числа от 0 до 13 разрезаются на куски по 3. В последнем куске только 2 элемента: [12, 13].

Те же куски, но каждый из них складывается встроенной функцией sum(). Сохраняются только суммы: [3, 12, 21, 30, 25].

Окно — это группа соседних элементов. Скользящее окно сдвигает эту группу вдоль списка и собирает все её положения. В отличие от кусков, окна перекрываются.

В Python нет встроенной функции windowed. Это делает генератор списка с items[i:i + size], а небольшая вспомогательная функция windowed позволяет использовать его повторно. С параметром step окно сдвигается сразу на несколько позиций. Если partial равен True, более короткое окно в конце сохраняется, а не отбрасывается.

Окно из 2 элементов, которое сдвигается на 1 шаг, — это то же самое, что составить пару из каждого элемента и следующего за ним. В Python для этого есть классическая идиома zip(words, words[1:]), а в модуле itertools есть готовая функция pairwise().

В окне 3 слова, и каждый раз оно сдвигается на 1 позицию. range(len(items) - size + 1) останавливается, когда полное окно больше не помещается, поэтому окон 3. Результат — список списков, выведенный в одну строку.

В окне 3 числа, и каждый раз оно сдвигается на 2 позиции. Поскольку partial равен True, последнее окно [9, 10] сохраняется, хотя оно короче.

Каждое окно из 3 соседних элементов складывается с помощью sum(). Сохраняются только суммы: [6, 9, 12].

zip(letters, letters[1:]) составляет пару из каждого слова и его соседа. Каждая пара — это кортеж, который выводится в круглых скобках: ('one', 'two'). itertools.pairwise() даёт те же пары в готовом виде; здесь она передаёт их в генератор списка, который записывает, длиннее ли первое слово второго.