第 04 天：Python：資料結構與基本操作（一）

那隻草泥馬因為頭痛的關係，讓牠常常晚上睡不好覺。事實上，牠幾乎什麼狀況都有：牙痛、面皰、近視、散光、氣喘、扁平足。你多多少少會為牠感到難過的，那隻可憐的草泥馬。

～節錄自《賴田捕手》第五章

　　今天我們要繼續講一些Python所提供的兩種資料型態：清單(list)跟不可變更的清單(tuple)，以及相關的操作。這兩種資料型態跟昨天相比，屬於更複雜的，具有結構的資料型態。昨天講到的布林(boolean)、整數(integer)、浮點數(float)、字串(string)，是 Python 中最基礎的幾樣資料型態，這些資料型態就像是磚塊，可以一塊一塊有系統、有組織的堆疊起來，變成清單。今天我們要用這些磚塊來起高樓，宴賓客了！

清單(list)及其基本操作

　　大家出門逛街的時候，是否會有個習慣，先準備好一份購物清單，方便在商店裡繞得暈頭轉向的時候，低頭看看，還能夠記得這次出門需要購買的東西。或是帶著可憐的草泥馬去醫院就診之前，準備好一份病歷表，方便在醫院裡繞得暈頭轉向的時候，低頭看看，還能夠記得這次出門需要掛號的科別。大家會怎麼弄出一份方便好懂得清單呢？不外乎是['toothache', 'pimple', 'myopia', 'astigmatism', 'asthma', 'flatfloot']吧？其實在Python裡面，創造一份清單(list)類型的物件，也是用相同的做法喔！

In [1]: medical_list = ['toothache', 'pimple', 'myopia', 'astigmatism', 'asthma', 'flatfloot']
        type(medical_list)

Out[1]: list

　　另外，也可以透過將其他類型的物件清單化的方式，來創造出新的清單物件。方法想必大家都不陌生，就是用list()。不過，可以數(ˇ)數(ˋ)的物件才能做成清單，因此丟進list()的物件，必須要可以數(ˇ)數(ˋ)。大家還記得我們學過哪些可以數(ˇ)數(ˋ)的物件嗎？

In [2]: list('123')

Out[2]: ['1', '2', '3']

　　如果不是可以數(ˇ)數(ˋ)的物件：

In [3]: list(123)

---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-3-1c325c17b3d1> in <module>
----> 1 list(123)

TypeError: 'int' object is not iterable

　　有了清單之後，想要查看清單中項目的數量，可以像字串一樣，用len()。如果我們想知道清單中位置在第 x 的項目，怎麼做呢？想必大家都很清楚了。如果想知道清單中，從位置在第 x 的項目開始，到位置在第 y 的項目為止，每隔 z 個項目取一個，該怎麼做呢？想必大家也都很清楚了，就代公式嘛！[開始的x:結束的y:間隔的z]

In [4]: print('Length of list\t:', len(medical_list))
        print('[0]\t\t:', medical_list[0])
        print('[1:5:3]\t\t:', medical_list[1:5:3])

        Length of list	: 6
        [0]     		: toothache
        [1:5:3]	    	: ['pimple', 'asthma']

　　當我拿右手著這份病歷表，左手牽著草泥馬艾克莉在醫院裡翹首四顧之時，我的合作夥伴拿著另一份清單來找我，說他一直忘了告訴我，其實可憐的艾克莉身體最近又出了一些小狀況。
　　「頭暈，噁心，想吐」他無奈的拍拍艾克莉的頭，要我試著找醫生也幫忙看看這些毛病。好吧，看來我得增加一些項目到我的清單上了。怎麼做呢？我們有三種方式：

• 用append()把項目一個一個放到清單中

In [5]: medical_list = ['toothache', 'pimple', 'myopia', 'astigmatism', 'asthma', 'flatfloot']
        medical_list.append('headache')
        medical_list.append('nausea')
        medical_list.append('vomitting')
        medical_list

Out[5]: ['toothache',
         'pimple',
         'myopia',
         'astigmatism',
         'asthma',
         'flatfloot',
         'headache',
         'nausea',
         'vomitting']

• 用extend()把兩個清單合併在一起

In [6]: medical_list = ['toothache', 'pimple', 'myopia', 'astigmatism', 'asthma', 'flatfloot']
        recent_illness = ['headache', 'nausea', 'vomitting']
        medical_list.extend(recent_illness)
        medical_list

Out[6]: ['toothache',
         'pimple',
         'myopia',
         'astigmatism',
         'asthma',
         'flatfloot',
         'headache',
         'nausea',
         'vomitting']

• 或是用+把兩個清單加在一起

In [7]: medical_list = ['toothache', 'pimple', 'myopia', 'astigmatism', 'asthma', 'flatfloot']
        recent_illness = ['headache', 'nausea', 'vomitting']
        medical_list = medical_list + recent_illness
        medical_list

Out[7]: ['toothache',
         'pimple',
         'myopia',
         'astigmatism',
         'asthma',
         'flatfloot',
         'headache',
         'nausea',
         'vomitting']

　　大家稍微注意一下上面第 3 行程式碼：medical_list = medical_list + recent_illness。事實上，在程式裡面，會常常用到這種操作，也就是我的錢 = 我的錢 + 你的錢。Python為了讓大家打字方便一點，允許把這種敘述簡化為我的錢 += 你的錢。任何運算符號都可以用這種操作。因此上面的程式碼又可以寫成：

In [8]: medical_list = ['toothache', 'pimple', 'myopia', 'astigmatism', 'asthma', 'flatfloot']
        recent_illness = ['headache', 'nausea', 'vomitting']
        medical_list += recent_illness  # 我改了這行
        medical_list

Out[8]: ['toothache',
         'pimple',
         'myopia',
         'astigmatism',
         'asthma',
         'flatfloot',
         'headache',
         'nausea',
         'vomitting']

　　更多的例子：

In [9]: 底數 = 2
        對數 = 10
        底數 **= 對數
        底數  # 已經不是底數的底數

Out[9]: 1024

　　上面那段程式碼，我又偷偷加了一些新東西：井字號(#)。井字號是用來記錄註解的方法。井字號後面的東西，不會被當成程式碼，所以不會影響程式的運作。

　　我看著手上又增加了3個項目的看診清單，心中不禁暗暗咒罵，我的合作夥伴居然犯了一個低級錯誤：他拼錯字了。'vomiting'而不是'vomitting'。看仔細了，中間只有一個t。好吧，看來得稍微改一下這個清單了。怎麼做呢？其實很簡單，就把清單中原本代表'vomitting'這個錯字的位置，重新指定給正確的'vomiting'就行了。我用眼睛看知道'vomitting'在清單中的位置，Python用index()知道'vomitting'在清單中的位置。

In [10]: medical_list = ['toothache', 'pimple', 'myopia', 'astigmatism', 'asthma', 'flatfloot', 'headache', 'nausea', 'vomitting']
         print('vomitting 的位置:', medical_list.index('vomitting'))
         medical_list[(medical_list.index('vomitting'))] = 'vomiting'
         print('拼字正確的清單', medical_list)

         vomitting 的位置: 8
         拼字正確的清單 ['toothache', 'pimple', 'myopia', 'astigmatism', 'asthma', 'flatfloot', 'headache', 'nausea', 'vomiting']

　　這邊我故意把程式碼寫得繞口一點，大家可以慢慢看，訓練一下對程式碼的理解能力。
　　好不容易，我把看診清單更新過了，馬不停蹄的掛了號，坐在醫院的休息區，忐忑不安地等候看診。終於有一個門診叫號叫到艾克莉了，是要幫忙看'pimple'的醫生。進去診間，醫生向我詢問了艾克莉的狀況，煞有介事的點點頭，用瞳孔筆對著艾克莉的眼睛照了照，低頭寫了幾行字，開了個藥方，告訴我只要讓艾克莉早睡早起，調整生活習慣，很快就不會有問題了。我鬆了一口氣，低頭看了看手上的看診清單，想把'pimple'從清單中劃掉，留下還需要等候看診的。該怎麼做呢？
　　首先，介紹一個比較麻煩的方法，pop()。pop()會將清單中最後一個項目1. 拿出來、2. 給你看。舉個例子來看：

In [11]: medical_list = ['toothache', 'pimple', 'myopia', 'astigmatism', 'asthma', 'flatfloot', 'headache', 'nausea', 'vomiting']
         print('2. 給你看', medical_list.pop())
         print('1. 拿出來', medical_list)

         2. 給你看 vomiting
         1. 拿出來 ['toothache', 'pimple', 'myopia', 'astigmatism', 'asthma', 'flatfloot', 'headache', 'nausea']

　　因為已經拿出來給你看了，所以我們的清單就少了'vomiting'這個項目了。等等，我要拿出來的不是'vomiting'吧？
　　pop()在沒有預設變數的情況下，會默認你要輸入的程式碼是pop(-1)，認為你有興趣的是最後一個項目，因此把最後一個項目拿出來給你看。那要怎麼拿出'pimple'而不是'vomiting'呢？很簡單，在pop()中輸入'pimple'的位置就行啦。再一次，我用眼睛看知道'pimple'的位置。Python用index()看知道'pimple'的位置。

In [12]: medical_list = ['toothache', 'pimple', 'myopia', 'astigmatism', 'asthma', 'flatfloot', 'headache', 'nausea', 'vomiting']
         print('pimple的位置', medical_list.index('pimple'))
         print('拿出來給你看', medical_list.pop(medical_list.index('pimple')))
         print(medical_list)

         pimple的位置 1
         拿出來給你看 pimple
         ['toothache', 'myopia', 'astigmatism', 'asthma', 'flatfloot', 'headache', 'nausea', 'vomiting']

　　太好了，醫生說艾克莉的'pimple'問題不是太嚴重呢！
　　殘酷的現實：其實清單還有更多的操作可以玩，我就先把這些放到表一去了，有興趣的可以自己再研究研究！

表一、常用的清單(list)操作方式➀

不可變更的清單(tuple)

　　Python提供另外一種不能變更的清單，叫做tuple。要創造tuple很簡單，把項目一個一個列出來，中間用逗號(,)隔開就成了一個tuple。為了閱讀方便，習慣上也可以在前後用()將所有項目包在一起。

In [13]: medical_tuple = ('toothache', 'pimple', 'myopia', 'astigmatism', 'asthma', 'flatfloot', 'headache', 'nausea', 'vomitting')
         type(medical_tuple)

Out[13]: tuple

　　舉一反三，我們也可以用tuple()從可以數數的物件中創造出不可變更的清單：

In [14]: medical_list = ['toothache', 'pimple', 'myopia', 'astigmatism', 'asthma', 'flatfloot', 'headache', 'nausea', 'vomitting']
         medical_tuple = tuple(medical_list)
         medical_tuple

         ('toothache',
          'pimple',
          'myopia',
          'astigmatism',
          'asthma',
          'flatfloot',
          'headache',
          'nausea',
          'vomitting')

　　我們一樣可以用[x]選擇位置在第 x 的項目，一樣可以用[x:y:z]去對tuple做取樣的動作，但是這次我們就沒辦法更改裡面的項目了。

In [15]: medical_tuple[-1]

Out[15]: 'vomitting'

　　咦？vomitting？

In [16]: medical_tuple[-1] = 'vomiting'

---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-14-76f9e11e8084> in <module>
----> 1 medical_tuple[-1] = 'vomiting'

TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

　　慘了拼錯字了。

　　今天關於Python的物件類型就先介紹到這裡，明天會繼續來介紹更多精彩的物件類型。一樣，今天文章中的程式碼範例都有放在 Github 上(Github 或 nbviewer)，有興趣的或我沒講清楚的，可以試著下載下來玩玩看！謝謝大家！

➀ Introducing Python、Introducing Python 閱讀筆記第三章

註：對於此系列文有興趣的讀者，歡迎參考由此系列文擴編成書的 LINE Bot by Python，以及最新的系列文《賴田捕手：追加篇》
第 31 天 初始化 LINE BOT on Heroku
第 32 天 快速回覆 QuickReply 介紹
第 33 天 妥善運用 Heroku APP 暫存空間
第 34 天 妥善運用 LINE Notify 免費推播
第 35 天 製造 Deploy to Heroku 按鈕