Zo kun je programmeren in Python - Deel 2

In de vorige les leerde je met drie datatypes in Python werken: int, float en str. Vooral int en float zijn vrij eenvoudige datatypes. Maar in veel programma’s heb je types met meer structuur nodig, we noemen dit ook wel datastructuren. In dit deel leer je met twee belangrijke datastructuren van Python werken.

Lijsten

In veel programma’s werk je niet met één specifiek gegeven, maar met een hele reeks. Een lijst (in Python list) is daarvoor ideaal. Zo maak je bijvoorbeeld een lijst met namen aan:

>>> namen = ['kees', 'jan', 'pieter', 'jan', 'joris', 'rob']
>>> len(namen)

6

>>> lege_lijst = []

>>> len(lege_lijst)

0

De functie len, die we uit de vorige les kennen om de lengte van een string terug te geven, werkt ook op een lijst: dan krijg je het aantal elementen in die lijst.

Overigens kan een lijst elementen van verschillende types bevatten, zoals een float, twee strings en een int. Maar vaak heeft een lijst alleen elementen van hetzelfde type.

Functies, parameters en argumenten

Elementen in een lijst

Python kent ook heel wat mogelijkheden om met de elementen in een lijst te werken. Zo vraag je eenvoudig een element uit de lijst op een specifieke positie (ook ‘index’ genoemd) op:

>>> namen[2]
'pieter'

Merk op dat de positie in een lijst vanaf 0 begint te tellen: het eerste element is namen[0], het tweede namen[1], het derde namen[2] enzovoort. Je zou dan denken dat je het laatste element moet opvragen met:

>>> namen[len(namen)-1]
'rob'

Dat werkt inderdaad, maar Python laat ook een negatieve positie toe, waarmee je vanachter in de lijst begint te tellen. Het laatste element heeft dan positie -1:

>>> namen[-1]
'rob'
>>> namen[-2]
'joris'

Als je goed hebt opgelet, zie je dat de string ‘jan’ twee keer in bovenstaande lijst zit. Dat aantal keren kun je opvragen met de functie count:

>>> namen.count('jan')
2
>>> namen.count('pieter')
1
>>> namen.count('koen')
0

Je kunt ook de positie van een element in een lijst opvragen:

>>> namen.index('jan')
1
>>> namen.index('pieter')
2
>>> namen.index('koen')
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: 'koen' is not in list

Zoals je ziet krijg je een foutmelding (ValueError) als het gevraagde element zich niet in de lijst bevindt. Voor een element dat zich meerdere keren in de lijst bevindt, geeft de functie index alleen de eerste positie terug. Maar je kunt ook vragen om vanaf een specifieke positie te zoeken:

>>> namen.index('jan', 2)
3

Een lijst veranderen

Als je een lijst hebt aangemaakt, kun je die nog altijd veranderen. In het eenvoudigste geval verander je bijvoorbeeld één element:

>>> namen
['kees', 'jan', 'pieter', 'jan', 'joris', 'rob']
>>> namen[1] = 'koen'
>>> namen
['kees', 'koen', 'pieter', 'jan', 'joris', 'rob']

Je kunt een lijst ook omdraaien of sorteren:

>>> namen.reverse()
>>> namen
['rob', 'joris', 'jan', 'pieter', 'koen', 'kees']
>>> namen.sort()
>>> namen
['jan', 'joris', 'kees', 'koen', 'pieter', 'rob']

Verder kun je ook een element aan het einde van een lijst toevoegen, of op een specifieke positie tussen de andere elementen voegen:

>>> namen
['jan', 'joris', 'kees', 'koen', 'pieter', 'rob']
>>> namen.append('aniek')
>>> namen
['jan', 'joris', 'kees', 'koen', 'pieter', 'rob', 'aniek']
>>> namen.insert(0, 'lies')
>>> namen
['lies', 'jan', 'joris', 'kees', 'koen', 'pieter', 'rob', 'aniek']
>>> namen.insert(4, 'mireille')
>>> namen
['lies', 'jan', 'joris', 'kees', 'mireille', 'koen', 'pieter', 'rob', 'aniek']

Je kunt ook bestaande elementen verwijderen. Zo verwijder je met de functie remove(x) het eerste element waarvan de waarde gelijk is aan x:

>>> namen
['lies', 'jan', 'joris', 'kees', 'mireille', 'koen', 'pieter', 'rob', 'aniek']
>>> namen.remove('pieter')
>>> namen
['lies', 'jan', 'joris', 'kees', 'mireille', 'koen', 'rob', 'aniek']
>>> namen.remove('pieter')
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: list.remove(x): x not in list

Zoals je ziet, krijg je een foutmelding als je vraagt om een element te verwijderen dat niet in de lijst zit.

Je kunt ook een element op een gegeven positie verwijderen. Dat doe je met de functie pop:

>>> namen
['lies', 'jan', 'joris', 'kees', 'mireille', 'koen', 'rob', 'aniek']
>>> namen.pop(2)
'joris'
>>> namen
['lies', 'jan', 'kees', 'mireille', 'koen', 'rob', 'aniek']

Als je goed hebt opgelet, zie je dat de functie pop niet alleen een element verwijdert, maar op de opdrachtregel ook als waarde het verwijderde element teruggeeft ('joris').

Snijden in een lijst

Python heeft een krachtige manier om een lijst in stukken te snijden: ‘slicing’. Herinner je de notatie [n] voor het n-de element? Met [n:] krijg je de elementen terug vanaf index n, met [:n] de elementen tot index n (niet inbegrepen) en met [m:n] de elementen van index m tot n (die laatste niet inbegrepen). Enkele voorbeelden maken dit duidelijk:

>>> namen = ['lies', 'jan', 'kees', 'mireille', 'koen', 'rob']
>>> namen[1:]
['jan', 'kees', 'mireille', 'koen', 'rob']
>>> namen[:4]
['lies', 'jan', 'kees', 'mireille']
>>> namen[1:4]
['jan', 'kees', 'mireille']

Omdat Python begint te tellen vanaf 0 en in de beginpositie van een slice het element zelf meerekent maar in de eindpositie niet, is de notatie van slicing nogal verwarrend. Het helpt daarom om deze posities te beschouwen als de posities van de komma’s in de lijst, te tellen vanaf 1. Alles tussen de komma’s op die posities is dan de gevraagde slice. Neem bijvoorbeeld namen[1:4]. Omdat namen gelijk is aan ['lies', 'jan', 'kees', 'mireille', 'koen', 'rob'], nemen we alles tussen de eerste en de vierde komma, dus van vóór 'jan' tot ná 'mireille', oftewel ['jan', 'kees', 'mireille'].

Slicing is ook een krachtige manier om een deel van een lijst te veranderen. Zo vervang je eenvoudig voorgaande slice in de lijst door een andere naam:

>>> namen
['lies', 'jan', 'kees', 'mireille', 'koen', 'rob']
>>> namen[1:4] = ['bas']
>>> namen
['lies', 'bas', 'koen', 'rob']

Nog eens strings

Dictionary’s

In een lijst heeft elk element als index zijn positie, zodat je eenvoudig het element op een specifieke positie kunt opvragen. Een andere datastructuur is de ‘dictionary’, die als index voor zijn elementen een sleutel gebruikt, vaak een string of een getal. Elke sleutel van de dictionary moet uniek zijn, zodat je eenvoudig de waarde die bij een specifieke sleutel hoort kunt opvragen.

Een voorbeeld maakt duidelijk hoe je met een dictionary werkt:

>>> scores = {'lies': 5, 'bas': 2, 'kees': 1, 'aniek': 3}
>>> scores['aniek']
3
>>> scores['bert']
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 'bert'
>>> len(scores)
4

Op deze manier kun je eenvoudig de score van een persoon opvragen op basis van zijn of haar naam. Je ziet hier ook dat je een foutmelding krijgt als je een element opvraagt met een index die niet in de dictionary bestaat.

Een dictionary kun je net zoals een lijst veranderen. Je kunt de waarde bij een specifieke sleutel veranderen, maar je kunt even eenvoudig een nieuw element toevoegen: ken gewoon een waarde toe aan een nieuwe sleutel. Bijvoorbeeld:

>>> scores
{'lies': 5, 'bas': 2, 'kees': 1, 'aniek': 3}
>>> scores['lies'] += 1
>>> scores
{'lies': 6, 'bas': 2, 'kees': 1, 'aniek': 3}
>>> scores['bert'] = 1
>>> scores
{'lies': 6, 'bas': 2, 'kees': 1, 'aniek': 3, 'bert': 1}

Een sleutel en de bijbehorende waarde uit de dictionary verwijderen, doe je met het speciale keyword del:

>>> scores
{'lies': 6, 'bas': 2, 'kees': 1, 'aniek': 3, 'bert': 1}
>>> del scores['kees']
>>> scores
{'lies': 6, 'bas': 2, 'aniek': 3, 'bert': 1}

Samenvatting

In dit deel zijn we lang stil blijven staan bij een van de meest gebruikte datastructuren in Python: de lijst. De kennis die je hebt opgedaan over lijsten, kun je voor heel wat andere datatypes in Python hergebruiken. Zo toonden we hoe de notatie voor een index en voor ‘slicing’ hetzelfde is bij een string. Een ander belangrijk datatype dat je in dit deel zag, is de dictionary, waarin je geen positie maar een sleutel als index gebruikt. In het volgende deel verlaten we de interactieve Python-sessies en schrijven we onze eerste programma’s.

Opdracht 1

Uitwerking opdracht 1

Opdracht 2

Uitwerking opdracht 2

Cheatsheet