5. โครงสร้างข้อมูล (Data Structure)

5.1 ลิสต์อีกที (More on Lists)
5.2 ประโยค del (The del statement)
5.3 ทูเปิล (Tuples and Sequences)
5.4 เซ็ต (Sets)
5.5 ดิกชันนารี (Dictionaries)
5.6 เทคนิคการวนรอบ (Looping Techniques)
5.7 เงื่อนไข (More on Conditions)
5.8 น้ำหนักของข้อมูลแบบลำดับ (Comparing Sequences and Other Types)

บทนี้จะอธิบายเทคนิคการใช้งานข้อมูล


5.1 ลิสต์อีกที (More on Lists)

เวลาใช้งานจริง เราจะใช้ลิสต์มากหน่อย เพราะมันเปลี่ยนแปลงค่าได้ เลยทำให้มีเมธอดของลิสต์เยอะหน่อย

append(x)
เติมสมาชิกต่อท้ายลิสต์ มีค่าเทียบเท่า a[len(a):] = [x]
>>> a=[1,2,3]
>>> a.append(4)
>>> a
[1, 2, 3, 4]
extend(L)
ยกลิสต์ L ทั้งยวง ไปขยายต่อท้าย a คือ a[len(a):] = L
>>> a=[1,2,3]
>>> L=[4,5,6]
>>> a.extend(L)
>>> a
[1, 2, 3, 4, 5, 6]
insert(i, x)
แทรกสมาชิก x ในตำแหน่ง i
  • a.insert(0, x) ก็คือการไปแทรกข้างหน้า
  • a.insert(len(a), x) ก็คือการไปต่อท้าย คือ a.append(x)
>>> a=[1,2,3]
>>> a.insert(2,0)
>>> a
[1, 2, 0, 3]
remove(x)
ลบสมาชิกตัวแรกที่มีค่าเท่ากับ x ถ้าไม่มีเท่าจะเกิดข้อผิดพลาด
>>> a=[1,2,3]
>>> a.remove(2)
>>> a
[1, 3]

>>> a.remove(2)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in ?
ValueError: list.remove(x): x not in list
pop([i])
ถอดสมาชิกในตำแหน่ง i ออก ถ้าละเลยไม่ใส่ค่า i จะถอดตัวสุดท้ายออกแทน
>>> a=[1,2,3]
>>> a.pop(1)
2

>>> a
[1, 3]
index(x)
คืนค่าดัชนีของลิสต์ ตัวที่มีค่าเท่ากับ x ถ้าไม่มีค่าเท่าเลยจะแจ้งความผิดพลาด
>>> a=[1,2,3]
>>> a.index(2)
1
count(x)
นับจำนวนสมาชิกที่มีค่าเท่ากับ x
>>> a=[2,2,2,9,4,4,4,4]
>>> a.count(2)
3
sort()
จัดเรียงสมาชิก
>>> a=[1,5,4,2,3]
>>> a.sort()
>>> a
[1, 2, 3, 4, 5]
reverse()
กลับตำแหน่งสมาชิก
>>> a=[1,5,4,2,3]
>>> a.reverse()
>>> a
[3, 2, 4, 5, 1]

ตัวอย่างรวมอีกทีนึง

>>> a = [66.25, 333, 333, 1, 1234.5]
>>> print a.count(333), a.count(66.25), a.count('x')
2 1 0

>>> a.insert(2, -1)
>>> a.append(333)
>>> a
[66.25, 333, -1, 333, 1, 1234.5, 333]

>>> a.index(333)
1

>>> a.remove(333)
>>> a
[66.25, -1, 333, 1, 1234.5, 333]

>>> a.reverse()
>>> a
[333, 1234.5, 1, 333, -1, 66.25]

>>> a.sort()
>>> a
[-1, 1, 66.25, 333, 333, 1234.5]
5.1.1 ทำลิสต์เป็นสแต็ค (Using Lists as Stacks)

ถ้าจะใช้งานลิสต์แบบสแต็คคือ เข้าหลังออกก่อน ก็แค่ใช้เมธอดให้เหมาะสม คือเอาเข้าด้วย append() แล้วเอาออกด้วย pop()

>>> stack = [3, 4, 5]
>>> stack.append(6)
>>> stack.append(7)
>>> stack
[3, 4, 5, 6, 7]

>>> stack.pop()
7

>>> stack
[3, 4, 5, 6]

>>> stack.pop()
6

>>> stack.pop()
5

>>> stack
[3, 4]
5.1.2 ใช้งานลิสต์แบบคิว (Using Lists as Queues)

คือ เข้าก่อนออกก่อน ก็ใช้ append() และ pop(0) ตามลำดับ

>>> queue = ["Eric", "John", "Michael"]
>>> queue.append("Terry")           # Terry arrives
>>> queue.append("Graham")          # Graham arrives
>>> queue.pop(0)
'Eric'

>>> queue.pop(0)
'John'

>>> queue
['Michael', 'Terry', 'Graham']
5.1.3 ฟังก์ชันที่ใช้ในการโปรแกรมแบบฟังก์ชัน (Functional Programming Tools)

มี 3 ตัว (ไม่นับคำสั่ง lambda)

filter(function, sequence)
filter จะกรองข้อมูลนำเข้าใน sequence โดยเอาเฉพาะตัวที่ทำให้ function คืนค่าจริง (ไม่ใช่ศูนย์หรือ None) ไว้ งงนิดหน่อย ดูตัวอย่างดีกว่า เป็นการหาจำนวนเฉพาะ
>>> def f(x): return x % 2 != 0 and x % 3 != 0
...
>>> filter(f, range(2, 25))
[5, 7, 11, 13, 17, 19, 23]
map(function, sequence)
map จะเข้าใจง่ายกว่า คือจะเอาค่าจาก sequence ไปทำงานใน function แล้วคืนผลลัพธ์ออกมาเป็นลิสต์
>>> def cube(x): return x*x*x
...
>>> map(cube, range(1, 11))
[1, 8, 27, 64, 125, 216, 343, 512, 729, 1000]

หาก function ต้องการอาร์กิวเมนต์มากกว่าหนึ่งตัว ก็ต้องใส่ sequence ด้วยจำนวนที่เท่ากัน

>>> seq = range(8)
>>> def add(x, y): return x+y
... 
>>> map(add, seq, seq)
[0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14]

>>> s2 = range(10,18)
>>> map(add, seq, s2)
[10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24]

>>> s3 = range(18, 10, -1)
>>> map(add, seq, s3)
[18, 18, 18, 18, 18, 18, 18, 18]
reduce(function, sequence)
เอาข้อมูลสองตัวแรกของ sequence ไปเรียก function ซึ่งเป็นฟังก์ชันที่รับอาร์กิวเมนต์สองตัว จากนั้นเอาผลลัพธ์ที่ได้กับข้อมูลถัดไปใน sequence ไปเรียก function ต่อ ๆ ไปจนหมดข้อมูล
>>> def add(x,y): return x+y
...
>>> reduce(add, range(1, 11))
55

ถ้าไม่มีข้อมูลจาก sequence จะแสดงข้อผิดพลาด

>>> reduce(add, range(0))
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in ?
TypeError: reduce() of empty sequence with no initial value

เพื่อเป็นการป้องการการผิดพลาดดังกล่าว อาจใส่อาร์กิวเมนต์ตัวที่สามซึ่งจะกลายเป็นค่าเริ่มต้นให้กับ function เพื่อป้องกันกรณีลิสต์ว่าง ดังนี้

>>> def xsum(seq):
...     def add(x,y): return x+y
...     return reduce(add, seq, 0)
... 

>>> xsum(range(1, 11))
55

>>> xsum([])
0

อาร์กิวเมนต์ที่สามของ reduce จะเป็นค่าเริ่มต้น ซึ่ง reduce จะเริ่มคำนวณจากค่าเริ่มต้นและข้อมูลแรกของ sequence เป็นคู่แรก (แทนที่จะเป็นข้อมูลสองตัวแรกของ sequence) และถ้า sequence ว่างเปล่า ก็จะคืนค่าเริ่มต้นมาเลย

5.1.4 ลิสต์จากลิสต์ (List Comprehensions)

เป็นโครงสร้างเฉพาะตัวของไพธอนที่ยืมมาจากภาษา Haskell/ML ในการสร้างลิสต์ใหม่จากลิสต์ที่มีอยู่ ใช้มากในไพธอน มีรูปแบบเป็น

[f(x) for x in L [ if p(x) ] ]

แปลว่า ให้สร้างลิสต์ด้วยฟังก์ชัน f จากลิสต์ L สมาชิกต่อสมาชิก เฉพาะจากสมาชิกที่มีค่า p(x) เป็นจริง

โครงสร้างส่วนหลัง ตรงที่เป็น if ... เป็นส่วนเสริม อาจใส่หรือไม่ก็ได้

ตัวอย่าง

>>> freshfruit = ['  banana', '  loganberry ', 'passion fruit  ']
>>> [weapon.strip() for weapon in freshfruit]
['banana', 'loganberry', 'passion fruit']

>>> vec = [2, 4, 6]
>>> [3*x for x in vec]
[6, 12, 18]

>>> [3*x for x in vec if x > 3]
[12, 18]

>>> [3*x for x in vec if x < 2]
[]

>>> [[x,x**2] for x in vec]
[[2, 4], [4, 16], [6, 36]]

>>> [x, x**2 for x in vec]     # error - parens required for tuples
  File "<stdin>", line 1, in ?
    [x, x**2 for x in vec]
               ^
SyntaxError: invalid syntax

>>> [(x, x**2) for x in vec]
[(2, 4), (4, 16), (6, 36)]

>>> vec1 = [2, 4, 6]
>>> vec2 = [4, 3, -9]
>>> [x*y for x in vec1 for y in vec2]
[8, 6, -18, 16, 12, -36, 24, 18, -54]

>>> [x+y for x in vec1 for y in vec2]
[6, 5, -7, 8, 7, -5, 10, 9, -3]

>>> [vec1[i]*vec2[i] for i in range(len(vec1))]
[8, 12, -54]

>>> [str(round(355/113.0, i)) for i in range(1,6)]
['3.1', '3.14', '3.142', '3.1416', '3.14159']


5.2 ประโยค del (The del statement)

ใช้งานคล้าย ๆ pop() แต่เลือกช่วงได้ด้วย จึงต้องระบุดัชนีเสมอ

>>> a = [-1, 1, 66.25, 333, 333, 1234.5]
>>> del a[0]
>>> a
[1, 66.25, 333, 333, 1234.5]

>>> del a[2:4]
>>> a
[1, 66.25, 1234.5]

>>> del a[:]
>>> a
[]

สามารถใช้ del ในการลบตัวแปรได้ด้วย

>>> del a


5.3 ทูเปิล (Tuples and Sequences)

ทูเปิลคล้ายกับลิสต์ ต่างกันตรงเป็นข้อมูลที่สามารถกำหนดค่าได้ครั้งเดียว จึงเหมาะที่จะใช้ในงานที่ต้องการค่าคงที่

ลิสต์ใช้วงเล็บก้ามปู [] แต่ทูเปิลใช้วงเล็บธรรมดา () หรืออาจละเลยไม่ใส่ก็ได้ โดยใส่แค่จุลภาค , ตามหลังสมาชิก (แต่ต้องระวังตัวเองงงเอง)

>>> t = 12345, 54321, 'hello!'
>>> t[0]
12345

>>> t
(12345, 54321, 'hello!')

>>> # Tuples may be nested:
... u = t, (1, 2, 3, 4, 5)
>>> u
((12345, 54321, 'hello!'), (1, 2, 3, 4, 5))

ตัวอย่างการละเลยการใส่วงเล็บ ซึ่งถ้าดูผ่าน ๆ อาจสับสนได้

>>> empty = ()
>>> singleton = 'hello',    # <-- note trailing comma
>>> len(empty)
0

>>> len(singleton)    # ได้ค่าเป็น 1 เพราะเป็นทูเปิลที่มีสมาชิก 1 ตัว  
1

>>> singleton
('hello',)

การละเลยการใส่วงเล็บในตอนกำหนดค่า ไพธอนเรียกว่า การอัดข้อมูลเป็นอนุกรม (sequence packing) ในกรณีนี้คือ tuple packing (ถ้าละเลยการใส่วงเล็บแล้ว จะถือว่าเป็นข้อมูล tuple เสมอ)

t = x, y, z

และยังสามารถกำหนดค่าแบบย้อนกลับได้ อันนี้เรียกว่า การแตกข้อมูลอนุกรม (sequence unpacking)

x, y, z = t

(ซึ่งถ้าเขียนให้ถูกจริง ๆ แล้วคือ (x, y, z) = t)

และแน่นอนว่าใช้กับลิสต์ได้เช่นเดียวกัน

[x, y, z] = t


5.4 เซ็ต (Sets)

ไพธอนรุ่นหลัง เติมความสามารถเรื่องเซ็ตเข้าไป ซึ่งเซ็ตก็คือลิสต์ที่สามารถใช้งานในลักษณะเซ็ตได้ เช่น การทำยูเนียนและอินเทอร์เซกชัน เป็นต้น

>>> basket = ['apple', 'orange', 'apple', 'pear', 'orange', 'banana']
>>> fruit = set(basket)               # create a set without duplicates
>>> fruit
set(['orange', 'pear', 'apple', 'banana'])

>>> 'orange' in fruit                 # fast membership testing
True

>>> 'crabgrass' in fruit
False

>>> # Demonstrate set operations on unique letters from two words
...
>>> a = set('abracadabra')
>>> b = set('alacazam')
>>> a                                  # unique letters in a
set(['a', 'r', 'b', 'c', 'd'])

>>> a - b                              # letters in a but not in b
set(['r', 'd', 'b'])

>>> a | b                              # letters in either a or b
set(['a', 'c', 'r', 'd', 'b', 'm', 'z', 'l'])

>>> a & b                              # letters in both a and b
set(['a', 'c'])

>>> a ^ b                              # letters in a or b but not both
set(['r', 'd', 'b', 'm', 'z', 'l'])


5.5 ดิกชันนารี (Dictionaries)

เป็นชนิดข้อมูลพิเศษที่อยู่ในรูป {key: value, ...}

  • เปลี่ยนแปลงค่าได้
  • key อาจเป็นข้อมูลชนิดสตริง ตัวเลข หรือทูเปิลที่ไม่ได้บรรจุ mutable object ไว้
  • ลิสต์ใช้เป็นคีย์ไม่ได้ เพราะมันเปลี่ยนค่าภายในได้
  • ลบค่าภายในได้ด้วยประโยค del
  • ถ้าใส่ค่าคีย์ซ้ำ จะแทนที่ค่าเก่า
  • ถ้าค้นคีย์ที่ไม่มีอยู่ จะแสดงข้อผิดพลาด
  • ใช้เมธอด keys() ในการแสดงค่าคีย์ทั้งหมด และใช้เมธอด has_key() ในการค้นค่าคีย์
  • สมาชิกภายใน จะไม่มีการเรียงลำดับตามค่าของคีย์
>>> tel = {'jack': 4098, 'sape': 4139}
>>> tel['guido'] = 4127
>>> tel
{'sape': 4139, 'guido': 4127, 'jack': 4098}

>>> tel['jack']
4098

>>> del tel['sape']
>>> tel['irv'] = 4127
>>> tel
{'guido': 4127, 'irv': 4127, 'jack': 4098}

>>> tel.keys()
['guido', 'irv', 'jack']

>>> tel.has_key('guido')
True

>>> 'guido' in tel
True

แปลงทูเปิลในลิสต์มาเป็นดิกชันนารีด้วยฟังก์ชัน dict()

>>> dict([('sape', 4139), ('guido', 4127), ('jack', 4098)])
{'sape': 4139, 'jack': 4098, 'guido': 4127}

>>> dict([(x, x**2) for x in (2, 4, 6)])     # use a list comprehension
{2: 4, 4: 16, 6: 36}

หรือหากค่าคีย์เป็นสตริงล้วน อาจกำหนดค่าแบบนี้ก็ได้ (เลียนแบบการส่งผ่านค่าไปยังฟังก์ชัน)

>>> dict(sape=4139, guido=4127, jack=4098)
{'sape': 4139, 'jack': 4098, 'guido': 4127}


5.6 เทคนิคการวนรอบ (Looping Techniques)

iteritems()
ใช้แตกค่าคู่ของดิกชันนารี
>>> knights = {'gallahad': 'the pure', 'robin': 'the brave'}
>>> for k, v in knights.iteritems():
...     print k, v
...
gallahad the pure
robin the brave
enumerate()
ใช้แปลงจากลิสต์ (หรือทูเปิล) มาเป็นดิกชันนารี ที่มีค่าคีย์เป็นตัวเลข
>>> for i, v in enumerate(['tic', 'tac', 'toe']):
...     print i, v
...
0 tic
1 tac
2 toe
zip()
ใช้จับคู่สองอนุกรม (ลิสต์หรือทูเปิลหรือผสมกัน) ที่มีจำนวนสมาชิกเท่ากัน แปลงรูปมาใช้งานแบบดิกชันนารี
>>> questions = ['name', 'quest', 'favorite color']
>>> answers = ['lancelot', 'the holy grail', 'blue']
>>> for q, a in zip(questions, answers):
...     print 'What is your %s?  It is %s.' % (q, a)
...
What is your name?  It is lancelot.
What is your quest?  It is the holy grail.
What is your favorite color?  It is blue.
reversed()
ใช้กลับค่าสมาชิก
>>> for i in reversed(xrange(1,10,2)):
...     print i
...
9
7
5
3
1
sorted()
ใช้จัดเรียงสมาชิก
>>> basket = ['apple', 'orange', 'apple', 'pear', 'orange', 'banana']
>>> for f in sorted(set(basket)):
...     print f
...     
apple
banana
orange
pear


5.7 เงื่อนไข (More on Conditions)

  • เงื่อนไขในประโยค while และ if ไม่จำเป็นต้องเป็นการเปรียบเทียบค่าเสมอไป แต่จะเป็นอะไรก็ได้ที่ ถ้าคืนค่าที่ไม่เป็นศูนย์หรือ None จะถูกนับว่าเป็นจริง
  • in และ not in ใช้ดูว่ามีค่าอยู่ในลำดับข้อมูลหรือเปล่า
  • สำหรับลิสต์ is และ is not ใช้ดูว่าเป็นออบเจกต์เดียวกันหรือเปล่า
  • การเปรียบเทียบค่า มีลำดับความสำคัญน้อยกว่าการกระทำทางคณิตศาสตร์
  • การเปรียบเทียบค่า สามารถเรียงต่อกันในนิพจน์เดียวได้ เช่น a < b == c จะเปรียบเทียบว่า a น้อยกว่า b และ b เท่ากับ c หรือไม่
    >>> True == 1
    True
    
    >>> 1 < 2 == 1
    False
    
    >>> 1 < 2 == 2
    True
  • ตัวกระทำทางตรรกะ มีความสำคัญน้อยที่สุด โดย not สำคัญที่สุด และ or สำคัญน้อยที่สุด เช่น A and not B or C มีความหมายเท่ากับ (A and (not B)) or C
  • ตัวกระทำทางตรรกะ จะกระทำจากซ้ายไปขวา และถ้าจุดใดที่เมื่อคำนวณแล้วสามารถระบุผลลัพธ์ของทั้งนิพจน์ได้โดยไม่ต้องเปรียบเทียบต่อ ก็จะไม่คำนวณนิพจน์ส่วนที่เหลือ ไพธอนเรียกการนี้ว่า ตัวกระทำลัดวงจร (short-circuit operators) และค่าที่คืนออกมาจากการเปรียบเทียบ จะเป็นค่าสุดท้ายที่ทำการเปรียบเทียบ
  • สามารถกำหนดค่าผลของการเปรียบเทียบ ให้กับตัวแปรได้
    >>> string1, string2, string3 = '', 'Trondheim', 'Hammer Dance'
    >>> non_null = string1 or string2 or string3
    >>> non_null
    'Trondheim'


5.8 น้ำหนักของข้อมูลแบบลำดับ (Comparing Sequences and Other Types)
  • ออบเจกต์แบบลำดับ สามารถนำไปเปรียบเทียบกับออบเจกต์อื่นได้ โดยลิสต์จะมีน้ำหนักน้อยกว่าสตริง สตริงน้อยกว่าทูเปิล (อย่าจำมาก อาจเปลี่ยนแปลงได้ ให้ทดสอบตามรุ่นไพธอนที่ใช้จริง)
  • การเปรียบเทียบยึดหลักจากซ้ายไปขวา และหยุดทันทีพบความแตกต่าง
(1, 2, 3)              < (1, 2, 4)
[1, 2, 3]              < [1, 2, 4]
'ABC' < 'C' < 'Pascal' < 'Python'
(1, 2, 3, 4)           < (1, 2, 4)
(1, 2)                 < (1, 2, -1)
(1, 2, 3)             == (1.0, 2.0, 3.0)
(1, 2, ('aa', 'ab'))   < (1, 2, ('abc', 'a'), 4)
Taxonomy upgrade extras: 
Creative Commons License ลิขสิทธิ์ของบทความเป็นของเจ้าของบทความแต่ละชิ้น
ผลงานนี้ ใช้สัญญาอนุญาตของครีเอทีฟคอมมอนส์แบบ แสดงที่มา-อนุญาตแบบเดียวกัน 3.0 ที่ยังไม่ได้ปรับแก้