Listat

Tähän asti olemme tallentaneet ohjelmissa käytettävää tietoa muuttujien avulla. Yksittäisillä muuttujilla on kuitenkin rajoituksensa. Jos ohjelman käsittelemä tiedon määrä on vaihteleva ja saattaa olla suuri, olisi vaivalloista määritellä jokaiselle arvolle erillinen muuttuja.

Lista on kokoelma tietoa, johon viitataan yhteisen nimen kautta. Listan sisältö kirjoitetaan hakasulkeiden sisään, ja jokaista listalla olevaa arvoa kutsutaan alkioksi.

Esimerkiksi seuraava koodi luo uuden tyhjän listan:

lista = []

Seuraava koodi puolestaan luo listan, jossa on valmiina viisi alkiota:

lista = [7, 2, 2, 5, 2]

Listan alkioihin viittaaminen

Listan alkiot on indeksoitu samalla tavalla kuin merkkijonon yksittäiset merkit. Tässäkin tapauksessa indeksointi alkaa nollasta:

Yksittäiseen listan alkioon voidaan viitata samalla tavalla kuin merkkijonon yksittäisiin merkkeihin hakasulkujen avulla. Esimerkiksi:

lista = [7, 2, 2, 5, 2]

print(lista[0])
print(lista[1])
print(lista[3])

print("Kahden ekan summa:", lista[0] + lista[1])

Voimme tulostaa listan koko sisällön näin:

lista = [7, 2, 2, 5, 2]
print(lista)

Listan alkioita voidaan myös muuttaa. Alkion arvon muuttaminen tapahtuu sijoittamalla uusi arvo vanhan paikalle – siis samalla tavalla kuin muuttujia käytettäessä:

lista = [7, 2, 2, 5, 2]
print(lista)
lista[1] = 3
print(lista)

Funktio len antaa listan alkioiden määrän:

lista = [7, 2, 2, 5, 2]
print(len(lista))

Alkioiden lisääminen ja poistaminen

Listan loppuun voidaan lisätä uusia alkioita append-metodin avulla. Metodia käytetään seuraavasti:

luvut = []
luvut.append(5)
luvut.append(10)
luvut.append(3)
print(luvut)

Seuraavassa esimerkissä ohjelman käytössä on kaksi erillistä listaa:

luvut = []
kengannumerot = []

luvut.append(5)
luvut.append(10)
luvut.append(3)

kengannumerot.append(37)
kengannumerot.append(44)
kengannumerot.append(40)
kengannumerot.append(28)

print("Luvut:")
print(luvut)

print("Kengännumerot:")
print(kengannumerot)

Lisäys menee siis siihen listaan, mihin metodikutsu kohdistetaan:

Mikäli halutaan lisätä alkio johonkin muualle kuin listan loppuun, voidaan käyttää insert-metodia. Metodi lisää alkion halutun indeksin paikalle. Kaikkia listalla valmiina olevia alkioita lisäyspaikasta alkaen siirretään yhdellä askeleella eteenpäin:

Esimerkiksi

luvut = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
luvut.insert(0, 10)
print(luvut)
luvut.insert(2, 20)
print(luvut)

Alkioita voidaan poistaa listasta kahden eri lähtökohdan mukaisesti:

• Jos tiedetään, missä poistettava alkio sijaitsee, voidaan käyttää metodia pop.
• Jos tiedetään, mikä poistettavan alkion arvo on, käytetään metodia remove.

Metodille pop annetaan poistettavan alkion indeksi. Esimerkiksi seuraava koodi poistaa listalta alkiot kohdista 2 ja 3. Huomaa, että alkioiden indeksit muuttuvat poiston jälkeen.

lista = [1, 2, 3, 4, 5, 6]

lista.pop(2)
print(lista)
lista.pop(3)
print(lista)

Metodi pop myös palauttaa poistetun listan alkion:

lista = [4, 2, 7, 2, 5]

luku = lista.pop(2)
print(luku)
print(lista)

Metodille remove annetaan indeksin sijasta poistettavan alkion arvo. Esimerkiksi:

lista = [1, 2, 3, 4, 5, 6]

lista.remove(2)
print(lista)
lista.remove(5)
print(lista)

Huomaa, että metodi poistaa listalta ensimmäisen alkion, jolla on annettu arvo:

lista = [1, 2, 1, 2]

lista.remove(1)
print(lista)
lista.remove(1)
print(lista)

Jos listalla ei ole poistettavaa alkiota, seuraa virhe. Merkkijonoista tutulla tavalla alkion olemassaolon listalla voi testata in-operaattorin avulla:

lista = [1, 3, 4]

if 1 in lista:
    print("Listalla on alkio 1")

if 2 in lista:
    print("listalla on alkio 2")

Listan järjestäminen

Listan alkiot voidaan järjestää pienimmästä suurimpaan metodin sort avulla:

lista = [2,5,1,2,4]
lista.sort()
print(lista)

Toinen tapa on käyttää funktiota sorted, joka palauttaa järjestetyn listan:

lista = [2,5,1,2,4]
print(sorted(lista))

Huomaa ero näissä tavoissa: sort muuttaa listan sisällön järjestetyksi, kun taas sorted luo uuden järjestetyn listan. Jälkimmäisessä tavassa voimme säilyttää myös listan alkuperäisen järjestyksen:

alkuperainen = [2, 5, 1, 2, 4]
jarjestetty = sorted(alkuperainen)
print(alkuperainen)
print(jarjestetty)

Suurin, pienin ja summa

Funktiot max ja min antavat listan suurimman ja pienimmän alkion. Funktio sum puolestaan laskee listan alkioiden summan.

lista = [5, 2, 3, 1, 4]

suurin = max(lista)
pienin = min(lista)
summa = sum(lista)

print("Pienin:", pienin)
print("Suurin:", suurin)
print("Summa:", summa)

Metodit vs. funktiot

Pythonissa on ehkä hieman hämmentävästi käytössä kaksi eri tapaa listojen käsittelyyn.

Suurin osa käsittelystä tapahtuu metodien avulla. Esimerkiksi append ja sort ovat metodeja, joita kutsutaan listamuuttujan kautta pistenotaatiolla:

lista = []

# metodikutsuja
lista.append(3)
lista.append(1)
lista.append(7)
lista.append(2)

# metodikutsu
lista.sort()

Sen sijaan esimerkiksi max, min, len ja sorted ovat funktioita, joille lista annetaan parametrina:

lista = [3, 2, 7, 1]

# funktiokutsuissa lista on parametrina
suurin = max(lista)
pienin = min(lista)
pituus = len(lista)

print("Pienin:", pienin)
print("Suurin:", suurin)
print("Listan pituus:", pituus)

# funktiokutsu: lista on parametrina, järjestetty lista paluuarvona
jarjestyksessa = sorted(lista)
print(jarjestyksessa)

Lista funktion parametrina ja paluuarvona

Itse tekemiemme funktioiden parametreina voi olla myös listoja. Seuraavassa on funktio, joka selvittää parametrina listan mediaanin eli keskimmäisen alkion järjestetyssä listassa:

def mediaani(lista: list):
    jarjestetty = sorted(lista)
    keskikohta = len(jarjestetty) // 2
    return jarjestetty[keskikohta]

Funktio selvittää mediaanin tekemällä parametrinaan saamasta listasta järjestetyn version ja palauttamalla sen keskimmäisen alkion. Huomaa, että käytössä on kokonaislukujakolasku //, koska listan indeksin tulee olla kokonaisluku.

Seuraavassa on esimerkki funktion käytöstä:

kengannumerot = [45, 44, 36, 39, 40]
print("Kengännumeroiden mediaani on", mediaani(kengannumerot))

iat = [1, 56, 34, 22, 5, 77, 5]
print("Ikien mediaani on", mediaani(iat))

Funktio voi myös palauttaa listan. Seuraavassa on funktio, joka palauttaa listan käyttäjän syöttämiä kokonaislukuja:

def lue_luvut():
    luvut = []
    while True:
        syote = input("Anna luku (tyhjä lopettaa): ")
        if len(syote) == 0:
            break
        luvut.append(int(syote))
    return luvut

Funktio käyttää lista-tyyppistä apumuuttujaa luvut, johon se lisää kaikki käyttäjän antamat luvut. Silmukan jälkeen funktio palauttaa return-komennon avulla listan luvut.

Funktiota käytetään seuraavasti:

luvut = lue_luvut()

print("Suurin luku on", max(luvut))
print("Lukujen mediaani on", mediaani(luvut))

Pieni esimerkkiohjelmamme demonstroi jo yhtä funktioiden tärkeimmistä käyttötarkoituksista: niiden avulla ohjelma saadaan jaettua loogisiin selkeästi ymmärrettäviin kokonaisuuksiin.

Sinänsä sama ohjelma olisi voitu tehdä myös ilman funktiota:

luvut = []
while True:
    syote = input("Anna luku (tyhjä lopettaa): ")
    if len(syote) == 0:
        break
    luvut.append(int(syote))

jarjestetty = sorted(luvut)
keskikohta = len(jarjestetty) // 2
mediaani = jarjestetty[keskikohta]

print("Suurin luku on", max(luvut))
print("Lukujen mediaani on", mediaani)

Nyt kuitenkin ohjelman logiikan seuraaminen on vaikeampaa, koska ei ole enää yhtä selvää, mitkä komennot liittyvät minkäkin kokonaisuuden (syötteiden lukeminen, mediaanin laskeminen, ohjelman muu toiminta) toteuttamiseen.

Jako funktioiksi siis selkeyttää koodin rakennetta ja tuo esille loogisia kokonaisuuksia. Tämän ansiosta on myös helpompaa varmistaa, että ohjelma toimii halutulla tavalla, koska voimme testata erikseen tiettyä funktiota (esim. toimiiko funktio mediaani oikein).

Ohjelman rakenteen loogisen jakamisen lisäksi funktioiden toinen käyttötarkoitus on koodin uusiokäyttö. Jos ohjelmassa on tarvetta tehdä samankaltainen operaatio useaan kertaan, kannattaa sitä varten luoda oma selkeästi nimetty funktio:

print("Kengännumerot:")
kengat = lue_luvut()

print("Painot:")
painot = lue_luvut()

print("Pituudet:")
pituudet = lue_luvut()

Lisää listan käsittelystä

Pythonissa on paljon muitakin mahdollisuuksia listan käsittelyyn. Voit tutustua niihin Pythonin dokumentaation kautta.