print([2, 2, 4].index(2))
# 0
print([2, 2, 4].index(2,1))
# 1
Die Methode index(x) sucht das erste Auftreten des Elements x in der Liste und gibt dessen Index zurück. Wie alle großen Programmiersprachen weist Python der ersten Sequenz den Index 0 und der i. Sequenz den Index i−1 zu.
Stacks
Die Datenstruktur stack arbeitet intuitiv als First-in-First-out-(FIFO-)Struktur. Stellen Sie sich das wie einen Papierstapel vor: Jedes neue Blatt legen Sie oben auf den Stapel alter Papiere, und wenn Sie den Stapel durcharbeiten, dann entfernen Sie jeweils das oberste Dokument. Stacks sind in der Informatik eine grundlegende Datenstruktur, die in der Verwaltung von Betriebssystemen, in Algorithmen, beim Syntax-Parsing und beim Backtracking zum Einsatz kommt.
Python-Listen können intuitiv als Stacks eingesetzt werden, wobei die Listenoperation append() etwas zum Stack hinzufügt und pop() das zuletzt hinzugefügte Element entfernt:
stack = [3]
stack.append(42) # [3, 42]
stack.pop() # 42 (stack: [3])
stack.pop() # 3 (stack: [])
Aufgrund der Effizienz der Listenimplementierung ist es meist nicht nötig, externe Stack-Bibliotheken zu importieren.
Mengen
Die Datenstruktur set ist ein Sammeldatentyp in Python und vielen anderen Programmiersprachen. Beliebte Sprachen für verteilte Systeme (z. B. MapReduce oder Apache Spark) setzen sogar fast ausschließlich auf Mengenoperationen als Grundfunktionen für die Programmierung. Was genau ist eine Menge also? Eine Menge ist eine ungeordnete Sammlung eindeutiger Elemente. Zerlegen wir diese Definition in ihre Bestandteile.
Sammlung
Eine Menge ist eine Sammlung von Elementen wie eine Liste oder ein Tupel. Die Sammlung besteht entweder aus primitiven (Integer, Floats, Strings) oder aus komplexen Elementen (Objekte, Tupel). Allerdings müssen alle Datentypen Hash-fähig sein, was bedeutet, dass ihnen ein Hash-Wert zugeordnet ist. Der Hash-Wert eines Objekts ändert sich nie und wird dazu verwendet, um das Objekt mit anderen Objekten zu vergleichen. Schauen wir uns das Beispiel in Listing 1–8 an, das eine Menge aus drei Strings erzeugt, nachdem deren Hash-Werte geprüft wurden. Sie versuchen, eine Menge aus Listen herzustellen, was nicht funktioniert, da Listen nicht Hash-fähig sind.
hero = "Harry"
guide = "Dumbledore"
enemy = "Lord V."
print(hash(hero))
# 6175908009919104006
print(hash(guide))
# -5197671124693729851
## Können wir aus Strings eine Menge erzeugen?
characters = {hero, guide, enemy}
print(characters)
# {'Lord V.', 'Dumbledore', 'Harry'}
## Können wir aus Listen eine Menge erzeugen?
team_1 = [hero, guide]
team_2 = [enemy]
teams = {team_1, team_2}
# TypeError: unhashable type: 'list'
Listing 1–8Der Datentyp set ist nur für Hash-fähige Elemente geeignet.
Sie können eine Menge aus Strings erzeugen, weil Strings Hash-fähig sind. Eine Menge aus Listen dagegen ist nicht möglich, da Listen nicht Hash-fähig sind. Das liegt daran, dass der Hash-Wert vom Inhalt des Elements abhängt und Listen veränderlich sind; wenn Sie den Listen-Datentyp ändern, muss sich auch der Hash-Wert ändern. Da veränderliche Datentypen nicht Hash-fähig sind, können Sie sie nicht in Mengen verwenden.
Ungeordnet
Anders als Listen haben die Elemente in einer Menge keine feste Reihenfolge. In welcher Reihenfolge auch immer Sie etwas in eine Menge legen – Sie können nie sicher sein, in welcher Anordnung diese Elemente gespeichert werden. Es folgt ein Beispiel:
characters = {hero, guide, enemy}
print(characters)
# {'Lord V.', 'Dumbledore', 'Harry'}
Ich setze den Helden zuerst hinein, doch mein Interpreter gibt den Feind zuerst aus (der Python-Interpreter steht offensichtlich auf der dunklen Seite). Ihr Interpreter kann aber auch eine ganz andere Reihung ausgeben.
Eindeutig
Alle Elemente in der Menge müssen eindeutig sein. Formell ausgedrückt heißt dies, dass zwei Werte x, y in der Menge mit x!=y unterschiedliche Hash-Werte haben: hash(x)!=hash(y). Da die zwei Elemente x und y in der Menge jeweils verschieden sind, können Sie keine Armee aus Harry-Potter-Klonen herstellen, um Lord V. zu bekämpfen:
clone_army = {hero, hero, hero, hero, hero, enemy}
print(clone_army)
# {'Lord V.', 'Harry'}
Egal, wie oft Sie denselben Wert in dieselbe Menge packen, die Menge speichert nur eine Instanz dieses Werts. Das liegt daran, dass diese Helden denselben Hash-Wert besitzen und eine Menge höchstens ein Element pro Hash-Wert enthalten darf. Eine Erweiterung der normalen Set-Datenstruktur ist die Multiset-Datenstruktur, die mehrere Instanzen desselben Werts speichern kann. Allerdings wird sie in der Praxis selten verwendet. Im Gegensatz dazu kommen Mengen in fast jedem nicht trivialen Codeprojekt vor – etwa um eine Menge von Kunden mit einer Menge von Personen zu kreuzen, die einen Laden besucht haben, wodurch eine neue Menge an Kunden zurückgeliefert wird, die auch den Laden besucht haben.
Dictionaries
Das Dictionary ist eine nützliche Datenstruktur zum Speichern von (Schlüssel, Wert)-Paaren:
calories = {'apple' : 52, 'banana' : 89, 'choco' : 546}
Sie können Elemente lesen und schreiben, indem Sie den Schlüssel in den eckigen Klammern angeben:
print(calories['apple'] < calories['choco'])
#
