Массивы в Python: создание, манипуляция и продвинутые операции — экспертное руководство

Что такое массив в Python?

Массив Python — однородная коллекция элементов, хранящихся в непрерывной памяти, обеспечивающая эффективное хранение и более быстрые числовые операции по сравнению со списками. Встроенный модуль array отвечает за создание и манипуляцию массивами.

Когда использовать массивы Python

Массивы идеальны, когда нужно хранить много значений одного типа и выполнять числовые вычисления. Они потребляют меньше памяти и дают быстрейший доступ, чем списки, особенно для больших наборов данных.

Синтаксис создания массива

Импортируйте модуль array и вызовите array.array(typecode, initializer):

import array
my_array = array.array('i', [1, 2, 3])

Коды типов массивов

Код типа	Тип Python	Тип C	Мин. размер (байт)
'u'	Unicode символ	Py_UNICODE	2
'b'	Int	Signed char	1
'B'	Int	Unsigned char	1
'h'	Int	Signed short	2
'l'	Int	Signed long	4
'L'	Int	Unsigned long	4
'q'	Int	Signed long long	8
'Q'	Int	Unsigned long long	8
'H'	Int	Unsigned short	2
'f'	Float	Float	4
'd'	Float	Double	8
'i'	Int	Signed int	2
'I'	Int	Unsigned int	2

Доступ к элементам

Элементы доступны по нулевой индексации:

import array
balance = array.array('i', [300, 200, 100])
print(balance[1]) # 200

Также поддерживаются отрицательные индексы и срезы:

import array
arr = array.array('q', [3, 9, 6, 5, 20, 13, 19, 22, 30, 25])
print(arr[1:4]) # array('q', [9, 6, 5])
print(arr[7:10]) # array('q', [22, 30, 25])

Вставка элементов

Вставьте значение в конкретную позицию с insert(index, value):

import array
balance = array.array('i', [300, 200, 100])
balance.insert(2, 150)
print(balance) # array('i', [300, 200, 150, 100])

Изменение элементов

Массивы изменяемы; присвойте новое значение напрямую:

import array
arr = array.array('b', [3, 6, 4, 8, 10])
arr[0] = 99
print(arr) # array('b', [99, 6, 4, 8, 10])

Конкатенация также поддерживается:

import array
first = array.array('b', [4, 6, 8])
second = array.array('b', [9, 12, 15])
combined = first + second
print(combined) # array('b', [4, 6, 8, 9, 12, 15])

Удаление элементов

Pop удаляет элемент по индексу:

import array
arr = array.array('b', [20, 25, 30])
arr.pop(2)
print(arr) # array('b', [20, 25])

Del удаляет элемент по позиции:

import array
arr = array.array('b', [10, 4, 5, 5, 7])
del arr[4]
print(arr) # array('b', [10, 4, 5, 5])

Remove удаляет первое вхождение значения:

import array
arr = array.array('b', [2, 3, 4])
arr.remove(3)
print(arr) # array('b', [2, 4])

Поиск и индексация

Найдите индекс значения с index(value):

import array
arr = array.array('b', [2, 3, 4, 5, 6])
print(arr.index(3)) # 1

Реверс массива

Разворот на месте:

import array
arr = array.array('b', [1, 2, 3])
arr.reverse()
print(arr) # array('b', [3, 2, 1])

Преобразование в Unicode

Только массивы типа 'u' поддерживают tounicode():

from array import array
p = array('u', [u'\u0050', u'\u0059', u'\u0054', u'\u0048', u'\u004F', u'\u004E'])
print(p) # array('u', 'PYTHON')
print(p.tounicode()) # PYTHON

Подсчёт элементов

Подсчёт вхождений с count(x):

import array
arr = array.array('b', [2, 3, 5, 4, 3, 3, 3])
print(arr.count(3)) # 4

Обход массива

Итерация через for-цикл:

import array
arr = array.array('i', [300, 200, 100])
for x in arr:
    print(x)

Резюме

• Массив Python хранит элементы одного типа, заданного кодом типа.
• Создаются через модуль array и эффективнее по памяти, чем списки.
• Используйте индексацию, срезы и встроенные методы (insert, remove, pop, reverse) для манипуляций.
• Поддерживают конкатенацию, подсчёт и поиск.
• Только массивы 'u' можно преобразовать в Unicode-строки.