Список в Python: первый список и элементы в квадратных скобках

Почти любые данные программы — это набор однотипных вещей: товары в корзине, строки отчёта, задачи на день. Хранить каждую вещь в отдельной переменной можно, но уже на третьем товаре такой код начинает трещать, а на тридцатом — разваливается. В Python для наборов есть главная структура — список (list): одна переменная, внутри которой лежит сколько угодно значений. Разберём, как записать первый список, как достать из него элемент по номеру и почему именно со списка начинают почти любой питоновский проект.

Три переменных вместо одного списка

Посмотрим на код, который ещё не знает про списки: каждый товар корзины получает собственную переменную с собственным номером в имени:

item1 = 'хлеб'
item2 = 'молоко'
item3 = 'сыр'
print(item1, item2, item3)
print('товаров: 3 — посчитали глазами')

хлеб молоко сыр
товаров: 3 — посчитали глазами

Пока товаров три, код читается. Но каждая новая покупка — новая строка объявления, а ответ на простой вопрос «сколько всего товаров» требует пересчитывать переменные глазами. Ни цикла по таким данным, ни автоматического подсчёта: переменные item1, item2, item3 для Python — три никак не связанных имени.

Первый список: квадратные скобки

Список собирает значения в одну переменную — элементы перечисляются в квадратных скобках через запятую. Тот же набор товаров выглядит теперь так:

cart = ['хлеб', 'молоко', 'сыр']
print(cart)
print(len(cart))

['хлеб', 'молоко', 'сыр']
3

Одна переменная cart вместо трёх item-ов. Печать списка показывает все элементы в квадратных скобках, через запятую, строки — в кавычках: так Python изображает список на экране. Функция len отвечает на вопрос «сколько элементов» одной строкой — три. Подробно длина разбирается в уроке про len, а пока достаточно знать: она считает элементы любого списка.

Элементы бывают любых типов

Внутри одного списка живут значения любых типов: строки рядом с числами, числа с логическими величинами. Список заказа, где товар, количество и цена лежат вместе:

order = ['хлеб', 2, 49.9, True]
print(len(order))
print(type(order).__name__)
print(type(order[0]).__name__, type(order[1]).__name__)

4
list
str int

Сам список имеет тип list, а каждый его элемент сохраняет собственный: у первого — str, у второго — int. Python не требует одинаковых типов внутри списка, поэтому он подходит и для однородных данных вроде столбца температур, и для разнородных записей вроде этого заказа. Правда, для пар «название плюс значение» позже окажется удобнее словарь — первый урок про словари покажет разницу.

Элемент по индексу: первый — это ноль

Каждый элемент списка имеет номер — индекс. Индекс пишется в квадратных скобках сразу после имени переменной. Важнейшая деталь Python: нумерация начинается с нуля, поэтому первый элемент корзины — это cart[0]:

cart = ['хлеб', 'молоко', 'сыр']
print(cart[0])
print(cart[1])
print(cart[2])

хлеб
молоко
сыр

cart[0] — хлеб, cart[1] — молоко, cart[2] — сыр: индекс на единицу меньше порядкового номера. Ноль как первый индекс — самая знаменитая особенность Python, и к ней привыкают за пару дней. Отрицательные индексы, счёт с конца и ошибка IndexError при выходе за границу — материал отдельного урока про индексы.

Элемент можно заменить

Список изменяем: присваивание по индексу перезаписывает элемент, и весь остальной список остаётся на месте. Заменим молоко на кефир:

cart = ['хлеб', 'молоко', 'сыр']
cart[1] = 'кефир'
print(cart)
print(len(cart))

['хлеб', 'кефир', 'сыр']
3

Присваивание cart[1] = 'кефир' изменило существующий список, а не создало новый: это называют мутацией на месте. Длина не изменилась — замена не добавляет и не убирает элементы. За изменяемость список платит коварством при копировании: урок про копию списка разберёт, почему b = a копией не является.

Пустой список и первый элемент

Список создают и пустым — квадратные скобки без элементов. Так начинают корзины, которые наполняются по ходу программы. Добавление делает метод append:

cart = []
print(len(cart))
cart.append('хлеб')
cart.append('молоко')
print(cart)
print(len(cart))

0
['хлеб', 'молоко']
2

Пустой список имеет длину 0, и каждый append прибавляет по элементу в конец. Тот же пустой список создаёт функция list() — она удобна, когда скобки визуально путаются с чем-то ещё. Обе записи равнозначны, а сам метод append с его правилами — тема следующего урока.

Список помнит порядок

Два списка с одними и теми же элементами, но в разном порядке — разные списки. Проверим сравнением:

day = ['утро', 'день', 'вечер']
shuffled = ['вечер', 'день', 'утро']
print(day == shuffled)
print(day == ['утро', 'день', 'вечер'])

False
True

Порядок входит в само значение списка: перестановка элементов меняет данные. Это отличие от множеств из курса про set — там порядок не гарантирован, и его при печати собирают функцией sorted. У списка порядок встроенный, поэтому он годится для журналов, очередей и планов, где «что за чем» важно.

Ловушка падает мгновенно — TypeError уже на строке склейки:

cart = ['хлеб', 'молоко']
print('Корзина: ' + cart)

Traceback (most recent call last):
  File "app.py", line 2, in <module>
    print('Корзина: ' + cart)
          ~~~~~~~~~~~~^~~~~~
TypeError: can only concatenate str (not "list") to str

Когда нужен именно список

У Python несколько коллекций, и на старте легко перепутать, какую выбрать. Список — выбор по умолчанию: он хранит порядок, разрешает дубликаты и умеет меняться на месте. Сводим выбор в таблицу:

Первый список создан: запись в квадратных скобках, чтение по индексу с нуля, замена на месте и пустой список с append. Дальше корзину нужно научиться пополнять по одному товару — это метод append, самый частый метод списков и тема следующего урока.