13 - Kiểu dữ liệu (lớp) list trong Python

#Container. Đặt vấn đề và cách giải quyết

Các bạn đã biết đến BIẾN (đã giới thiệu trong bài BIẾN TRONG PYTHON), đó là một container cho phép ta lưu trữ các dữ liệu và lấy ra khi cần, thay đổi khi ta cần cập nhật giá trị hoặc sửa chữa.

Nhưng, khả năng của biến vẫn bị giới hạn! Đơn giản với một ví dụ, ta cần biến teo lưu cho ta giá trị là chuỗi "Teo" là tên của Tèo, và tuổi của Tèo là số 17.

>>> teo = "Teo"
>>> teo
'Teo'
>>> teo = 17
>>> teo
17

Biến teo của chúng ta không thể lưu hai giá trị một lúc. Không chỉ tên và tuổi, Tèo còn rất nhiều thông tin muốn lưu vào biến teo nữa như ngày sinh của gấu, số lần fix bug trong một tháng, khóa học mới coi gần nhất, số lần tè dầm ở tuổi 17,…

Với năng lực của một người mới học lập trình, sáng kiến tối ưu nhất họ đưa ra là mỗi giá trị ta có một biến riêng biệt. Và đây được coi là một giải pháp hay!

Tuy nhiên vẫn ở tầm vi mô. Tèo nó tham, muốn lưu cả mấy thứ linh tinh về cô gấu dễ thương của hắn. Lúc đó, việc bạn kêu Tèo tạo ra số lượng biến để lưu trữ cũng là một điều gian nan rồi.

Đó là vì sao ta cần một thứ cũng như biến, nhưng nội công lại thâm hậu hơn biến, có khả năng lưu trữ nhiều giá trị cùng một lúc. Vì thế, Python có rất nhiều các container cho phép ta lưu trữ nhiều các giá trị, đối tượng cùng một lúc, hỗ trợ cho chúng ta trong việc truy xuất, tính toán, thay đổi (một số container trong Python không hỗ trợ việc thay đổi),…

Trong các ngôn ngữ lập trình khác, những container chứa được nhiều giá trị cùng một lúc thường được gọi là ARRAY (mảng).
#Giới thiệu về List trong Python

LIST là một container được sử dụng rất nhiều trong các chương trình Python. Một List gồm các yếu tố sau:

• Được giới hạn bởi cặp ngoặc [ ], tất cả những gì nằm trong đó là những phần tử của List.
• Các phần tử của List được phân cách nhau ra bởi dấu phẩy ,.
• List có khả năng chứa mọi giá trị, đối tượng trong Python. Và bao gồm chứa chính nó!

Ví dụ ngay cho nó nóng

>>> [1, 2, 3, 4, 5] # Một List chứa 5 số nguyên
[1, 2, 3, 4, 5]
>>> ['a', 'b', 'c', 'd'] # Một List chứa 4 chuỗi
['a', 'b', 'c', 'd']
>>> [[1, 2], [3, 4]] # Một List chứa 2 List là [1, 2] và [3, 4]
[[1, 2], [3, 4]]
>>> [1, 'one', [2, 'two']] # List chứa số nguyên, chuỗi, và List
[1, 'one', [2, 'two']]

#Cách khởi tạo List
##Sử dụng cặp dấu ngoặc [] đặt giá trị bên trong

Cú pháp:

[ <giá trị thứ nhất>, <giá trị thứ hai>, .., <giá trị thứ n – 1>, <giá trị thứ n> ]

Như vậy này

>>> lst = [1,2,5,"kteam"]
>>> lst
[1, 2, 5, 'kteam']
>>> empty_list = []  # khởi tạo list rỗng
>>> empty_list
[]

##Sử dụng List Comprehension

Cú pháp

[Comprehension]

Hơi phức tạp tẹo

>>> a = [kteam for kteam in range(3)]
>>> a
[0, 1, 2]
>>> another_lst = [[n, n * 1, n * 2] for n in range(1, 4)]
>>> another_lst
[[1, 1, 2], [2, 2, 4], [3, 3, 6]]

List comprehension là một cách khởi tạo một List rất thú vị trong Python. Do đó, rất khó để có thể nói hết các trường hợp. Vì vậy, hãy tạm gác lại kiến thức này, bạn không cần phải cố gắng hiểu nó khi chúng ta chưa gặp gỡ các vòng lặp.
##Sử dụng constructor List

Cú pháp

list(iterable)

Lưu ý: iterable là một đối tượng nói chung của các container. Khái niệm này mình sẽ giới thiệu ở bài khác. Nếu bạn theo các bài viết của mình, bạn đã được biết hai iterable đó chính là chuỗi, và List.

>>> lst = list([1, 2, 3])
>>> lst
[1, 2, 3]
>>> str_lst = list('HOWKTEAM')
>>> str_lst
['H', 'O', 'W', 'K', 'T', 'E', 'A', 'M']
>>> list(1)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'int' object is not iterable

#Một số toán tử với List trong Python

Các toán tử của List gần giống với chuỗi
##Toán tử +

>>> lst = [1, 2]
>>> lst += ['one', 'two']
>>> lst
[1, 2, 'one', 'two']
>>> lst += 'abc'  # cộng List và chuỗi
>>> lst
[1, 2, 'one', 'two', 'a', 'b', 'c']
>>> 'abc' + [1, 2]  # List cộng chuỗi cho phép, chuỗi cộng List thì không.
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: must be str, not list

##Toán tử *

>>> lst = list('KTER') * 2
>>> lst
['K', 'T', 'E', 'R', 'K', 'T', 'E', 'R']
>>> [1, 2] * 3
[1, 2, 1, 2, 1, 2]

##Toán tử in

>>> 'a' in [1, 2, 3]
False
>>> 'a' in ['a', 2, 3]
True
>>> 'a' in [['a'], 'b', 'c'] # chỉ có ['a'] thôi, không có 'a'
False

#Indexing và cắt List trong Python

Như đã đề cập, List với chuỗi giống nhau rất nhiều điểm, và phần Indexing và cắt List này hoàn toàn giống với Indexing và cắt chuỗi.

>>> lst = [1, 2, 'a', 'b', [3, 4]]
>>> lst[0]
1
>>> lst[-1]
[3, 4]
>>> lst[3]
'b'
>>> lst[1:3]
[2, 'a']
>>> lst[:2]
[1, 2]
>>> lst[2:]
['a', 'b', [3, 4]]
>>> lst[::-1]
[[3, 4], 'b', 'a', 2, 1]

#Thay đổi nội dung List trong Python

Như bạn đã biết, ta không thể thay đổi nội dung của chuỗi như ví dụ bên dưới

>>> s = 'math'
>>> s[1]
'a'
>>> s[1] = 'i'
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'str' object does not support item assignment

Còn về phần List, ta có thể thay đổi nội dung của nó

>>> lst = [1, 'two', 3]
>>> lst[1]
'two'
>>> lst[1] = 2
>>> lst
[1, 2, 3]

#Ma trận

Nghe ma trận hoàn tráng thế thôi, bạn đã thấy nó rồi. Ví dụ một List chứa một List khác đấy.

>>> lst = [[1, 2, 3], [4, 5, 6]]
>>> lst
[[1, 2, 3], [4, 5, 6]]

Ta dễ dàng truy cập hai phần tử của List vừa mới khởi tạo

#
>>> lst[0]
[1, 2, 3]
>>> lst[-1]
[4, 5, 6]

Hai giá trị đó cũng là một List. Và lẽ dĩ nhiên, bạn có quyền truy cập đến các phần tử con của phần tử nằm trong List bạn vừa khởi tạo. Thậm chí là cắt List!

>>> lst[0][0]
1
>>> lst[0][-1]
3
>>> lst[1][1]
5
>>> lst[0][:2]
[1, 2]
>>> lst[1][:]
[4, 5, 6]

#Vấn đề cần lưu tâm khi sử dụng List

Những lưu ý này nếu bạn không biết, chương trình của bạn có thể có output khác với bạn mong muốn.
Không được phép gán List này qua List kia nếu không có chủ đích
Hãy xem xét đoạn code sau đây

>>> lst = [1, 2, 3]
>>> another_lst = lst
>>> lst
[1, 2, 3]
>>> lst = [1, 2, 3]
>>> lst
[1, 2, 3]
>>> another_lst = lst
>>> another_lst
[1, 2, 3]
>>> lst
[1, 2, 3]

Mọi thứ ổn, không có gì xảy ra, cho tới khi bạn thay đổi giá trị bất kì của một trong hai List đó.

>>> another_lst[1]
2
>>> another_lst[1] = 'Two'
>>> another_lst
[1, 'Two', 3]
>>> lst
[1, 'Two', 3]

Chỉnh một, nhưng đổi tới hai. Lí do là vì khi bạn gán giá trị List trực tiếp như thế, bạn đang đưa hai List đó trỏ cùng vào một nơi.

Hãy tưởng tượng Tèo có 50 nghìn. Sau đó bạn sử dụng phép thuật của mình gán số tiền cô gấu của Tèo bằng số tiền của Tèo. Khi đó, cô gấu dễ thương của Tèo không tự nhiên mà có 50 nghìn, mà thay vào đó, bạn đã gián tiếp cho phép gấu của Tèo sử dụng số tiền của Tèo nhịn ăn mì tôm bấy lâu nay. Và vào một ngày trơi mưa không rơi, cô ấy chạy đi mua một gói Snack mất 5 nghìn và sử dụng số tiền 50 nghìn bạn vừa mới gán cho cô ấy. Hậu quả là Tèo về thấy mất đâu 5 nghìn.

Do đó, trước khi gán, bạn phải copy giá trị của List

>>> lst = [1, 2, 3]
>>> lst
[1, 2, 3]
>>> another_list = list(lst) # cách 1
>>> another_list
[1, 2, 3]
>>> last_list = lst[:] # cách 2
>>> last_list
[1, 2, 3]
>>> another_list[1] = 'Two'
>>> last_list[1] = 'Chu'
>>> lst
[1, 2, 3]
>>> another_list
[1, 'Two', 3]
>>> last_list
[1, 'Chu', 3]

Thêm một trường hợp nữa bạn cần phải lưu ý, đó là lúc bạn cần copy giá trị của một ma trận

>>> lst = [[1, 2, 3], [4, 5, 6]]
>>> lst
[[1, 2, 3], [4, 5, 6]]
>>> another_lst = lst[:]
>>> another_lst[0] = 'ok'
>>> lst
[[1, 2, 3], [4, 5, 6]]
>>> another_lst
['ok', [4, 5, 6]]

Đúng như chúng ta mong đợi. Thế nhưng…

>>> another_lst[1]
[4, 5, 6]
>>> another_lst[1][0] = 'changed'
>>> another_lst
['ok', ['changed', 5, 6]]
>>> lst
[[1, 2, 3], ['changed', 5, 6]]

Lưu ý: nó chỉ sao chép các phần tử của List. Không hề sao chép các phần tử con của các phần tử nằm trong List. Do đó, nếu bạn thay đổi các phần tử trong List thì không sao, tuy nhiên nếu thay đổi phần tử con của các phần tử trong List, thì vấn đề lại xuất hiện.

Đương nhiên, bạn vẫn giải quyết được, nhưng vì rườm rà khi không có vòng lặp. Do đó, chúng ta tạm dừng ở việc nhận biết. Còn phần giải quyết sẽ đợi nay mai. Khi võ công Xà Ngữ của chúng ta được nâng cao và tiếp cận với tuyệt kĩ vòng lặp.

Link Video của How Kteam

1, Tìm các cách khởi tạo List hợp lệ dưới đấy
a) list(list(list('abc'))
b) [1, 2, 3] + list(4)
c) list()
d) [0] * 3
2, List có phải là một hashable object (immutable object)?
3, Với chuỗi s dưới đây

s = 'aaaaaaaAAAAAaaa//123123//000000//&&TTT%%abcxyznontqfadf'

Hãy lấy mật mã trong chuỗi s, biết mật mã nằm giữa && và %%. Cố gắng tối thiểu dòng code
#NEXT
14 - KIỂU DỮ LIỆU (LỚP) LIST TRONG PYTHON (PHẦN 2)
#PREVIOUS
12- CÁC PHƯƠNG THỨC CHUỖI TRONG PYTHON (PHẦN 2)