Kiểu dữ liệu list danh sách trong Python

Danh sách trong Python kí hiệu là list, hiểu đơn là một tập hợp các đối tượng có chung một tính chất nào đó. Ví dụ danh sách các món ăn trên bàn tiệc, danh sách các bài hát của một album, danh sách học sinh trong một lớp học…

Ta thấy ngay, mỗi danh sách đều gồm có các phần tử khác nhau, để liệt kê chúng, chẳng hạn liệt kê các thực phẩm cần mua cho bữa liên hoan, bạn sẽ sử dụng dấu phẩy để ngăn cách các phần tử này. Python cũng vậy, tuy nhiên, các danh sách các phần tử cần được đặt trong cặp ngoặc vuông [].

1. Giới thiệu kiểu danh sách trong Python

Để khai báo một danh sách, chúng ta dùng liệt kê các phần tử của danh sách, được đặt trong cặp ngoặc vuông [], các phần tử được ngăn cách nhau bởi dấu phảy ,. Mỗi phần tử trong danh sách có thể có kiểu bất kỳ như str, float, hay int…

Ví dụ sau tạo một danh sách mon_an gồm có các phần tử kiểu xâu str là các món canh cua, cà pháo, cá kho và thịt rán.

>>> mon_an = ['canh cua', 'ca phao', 'ca kho', 'thit ran']

Một danh sách không có thể phần tử, gọi là danh sách rỗng.

>>> ban_gai = []
>>> ban_gai
[]

Để truy cập vào một phần tử của danh sách list trong Python, ta dùng tên danh sách theo sau là chỉ số index của phần tử đó được đặt trong cặp ngoặc vuông.

>>> mon_an[3]
'thit ran'

Cũng giống như kiểu xâu str, các chỉ số index của một danh sách list được đánh số bắt đầu từ 0. Kiểu danh sách có thể hiểu gần giống như kiểu mảng array trong các ngôn ngữ lập trình khác.

Không như kiểu xâu str, là những đối tượng immutable, thì kiểu danh sách là đối tượng mutable, tức ta có thể thay đổi các phần tử của một danh sách. Chẳng hạn, thay cà pháo bằng dưa muối, ta sẽ gán giá trị mới cho phần tử mon_an[1].

>>> mon_an[1] = 'dua muoi'
>>> mon_an
['canh cua', 'dua muoi', 'ca kho', 'thit ran']

2. Các phép toán và phương thức của kiểu danh sách

Cũng giống như kiểu xâu str, kiểu danh sách list cũng có các phép toán và phương thức đặc thù. Chúng ta sẽ lần lượt tìm hiểu các toán tử và phương thức/hàm của kiểu danh sách trong Python.

2.1. Toán tử in

Toán tử in dùng để kiểm tra xem một phần tử có nằm trong danh sách hay không, kết quả trả về của toán tử này là kiểu boolean đúng True hoặc sai False.

>>> mon_an = ['canh cua', 'ca phao', 'ca kho', 'thit ran']
>>> 'canh cua' in mon_an
True
>>> 3000 in mon_an
False

>>> for i in mon_an:
...     print(i)
...
canh cua
ca phao
ca kho
thit ran

Toán tử + cho phép ghép nối hai danh sách với nhau. Lưu ý rằng toán tử + này tương tự phép cộng hai xâu (chuỗi, string) chứ không giống như toán tử cộng các số.

>>> a = [1, 2, 3]
>>> b = ['x', 'y', 'z', 'a']
>>> a + b
[1, 2, 3, 'x', 'y', 'z', 'a']

Tương tự toán tử * dùng để lặp lại các phần tử trong danh sách lên k lần.

>>> a = [0] * 4
>>> a
[0, 0, 0, 0]

2.4. Phương thức append()

Phương thức <ds>.append(<pt>) này sẽ thêm phần tử <pt> vào cuối danh sách <ds>.

>>> ds = [1, 2, 3, 4]
>>> ds.append(5)
>>> ds
[1, 2, 3, 4, 5]

2.5. Phương thức extend()

Phương thức <ds1>.extend(<ds2>) này sẽ thêm các phần tử của danh sách <ds2> vào cuối của danh sách <ds1>

>>> l1 = [1, 2, 3]
>>> l2 = [4, 5, 6, 7]
>>> l1.extend(l2)
>>> print(l1)
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]

2.6. Phương thức sort()

Phương thức <ds>.sort() giúp sắp xếp các phần tử của danh sách <ds> theo thứ tự phần tử từ nhỏ đến lớn, đối với kiểu chuỗi thì sắp theo thứ tự alphabet. Lưu ý rằng các phần tử của danh sách phải thuộc cùng một kiểu dữ liệu, cùng kiểu chuỗi hoặc cùng kiểu số…, tức là các phần tử của danh sách phải so sánh được với nhau.

>>> ds_so = [1, 5, 7, 3, 2, 9]
>>> ds_so.sort()
>>> ds_so
[1, 2, 3, 5, 7, 9]
>>> ds_xau = ['a', 'e', 'b', 'g', 'i', 'Aa']
>>> ds_xau.sort()
>>> ds_xau
['Aa', 'a', 'b', 'e', 'g', 'i']

2.7. Phương thức pop()

Phương thức <ds>.pop(i) xóa phần tử có chỉ số i của danh sách <ds>, kết quả trả về chính là giá trị của phần tử có chỉ số i đó. Nhắc lại rằng, các phần tử của danh sách được đánh chỉ số từ 0

>>> ds = [1, 5, 7, 3, 2, 9]
>>> ds.pop(1)
5
>>> ds
[1, 7, 3, 2, 9]

2.8. Toán tử del

Toán tử del <ds>[i] để xóa phần tử có chỉ số i của danh sách <ds> hoặc del <ds>[i:j] một phần của danh sách từ chỉ sối đến chỉ số j.

>>> ds = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> del ds[0]
>>> ds
[2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> del ds[1:3]
>>> ds
[2, 5, 6, 7, 8, 9]

2.9. Phương thức remove()

Phương thức pop() xóa bỏ phần tử của danh sách dựa trên chỉ số của phần tử đó, thì phương thức <ds>.remove(<pt>) sẽ xóa bỏ phần tử có giá trị <pt> đầu tiên của danh sách <ds> khỏi danh sách đó. Giá trị trả về của phương thức remove() là None.

ds = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 8, 9]
>>> ds.remove(8)
>>> ds
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

Nếu bạn muốn xóa bỏ tất cả các phần tử có giá trị <pt> khỏi danh sách <ds>, có thể làm như sau:

>>> ds = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 8, 9]
>>> while 8 in ds: ds.remove(8)
>>> ds
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9]

3. Xử lý danh sách trong Python

Các thao tác thường được thực hiện trên list trong Python là xử lý từng phần tử của list, lọc lấy một số phần tử thỏa điều kiện nào đó, tính toán trên tất cả các phần tử của list.

Để đơn giản việc xử lý danh sách list, Python hỗ trợ một số hàm có sẵn để thực hiện các tác vụ trên gồm map(), filter(), reduce()

3.1. Hàm map() để xử lý danh sách trong Python

Sử dụng câu lệnh map(func, seq) sẽ áp dụng hàm func cho mỗi phần tử của seq và trả về list kết quả.

Ví dụ, tính bình phương các số có trong list a sử dụng map():

a = [1, 2, 3, 4, 5]
def binh_phuong(x):
   return x*x
print(list(map(binh_phuong,a)))

Có thể sử dụng hàm nặc danh lamda thay vì viết riêng một hàm binh_phuong.

>>> a = [1, 2, 3, 4, 5]
>>> print(list(map(lambda x: x*x, a)))
[1, 4, 9, 16, 25]

Thêm một ví dụ nữa, chúng ta sẽ cộng tương ứng từng phần tử của hai danh sách có cùng số lượng phần tử:

numbers1 = [1, 2, 3] 
numbers2 = [4, 5, 6] 
  
result = map(lambda x, y: x + y, numbers1, numbers2) 
print(list(result))

3.2. Hàm filter() xử lý kiểu dữ liệu danh sách trong Python

Hàm filter(func, list) sẽ  lần lượt gọi hàm func với tham số lần lượt là từng phần tử của danh sách list và trả về danh sách gồm các phần tử thỏa mãn hàm func. Lưu ý rằng hàm func phải là hàm mà kết quả trả về thuộc kiểu Boolean True hoặc False, tức là hàm func như là một hàm điều kiện để lọc ra các phần tử của danh sách list thỏa mãn điều kiện đó.

Ví dụ lọc ra các số chẵn từ danh sách a.

a = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

def so_chan(number):
   if number % 2 == 0:
      return True
   else:
      return False

print (list(filter(so_chan, a)))

Hoặc, sử dụng hàm nặc danh lambda, ta có thể viết chương trình gọn hơn như sau:

>>> a = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> print (list(filter(lambda x: x%2 == 0, a)))
[2, 4, 6, 8]

Thêm một ví dụ nữa, sử dụng hàm filter() để in ra các nguyên âm trong một danh sách:

def nguyen_am(x): 
    ds_nguyen_am = ['a', 'e', 'i', 'o', 'u'] 
    if (x in ds_nguyen_am): 
        return True
    else: 
        return False

ds = ['g', 'e', 'e', 'j', 'k', 's', 'p', 'r'] 
  
kq = filter(nguyen_am, ds) 

for s in kq: 
    print(s)

3.3. Hàm reduce() xử lý kiểu dữ liệu danh sách trong Python

Hàm reduce(func, <ds>) sẽ tính toán, áp dụng hàm func với các phần tử của danh sách và trả về kết quả của.

Hàm func là một hàm nhận vào 2 tham số có dạng func(arg1, arg2) trong đó arg1 là kết quả tính toán với các phần tử trước, arg2 là giá trị của phần tử của danh sách đang được tính toán.

Cách thức hoạt động của hàm reduce() chi tiết như sau:

• Ở bước đầu tiên, hai phần tử đầu tiên của danh sách <ds> được lấy và cung cấp cho hàm func thu được một kết quả kq.
• Bước tiếp theo, hàm func nhận tham số là kết quả kq đạt được ở bước trước và phần tử tiếp theo của danh sách <ds>, kết quả tính toán lại được sử dụng như một tham số cho bước tiếp theo.
• Quá trình này tiếp tục cho đến khi không còn phần tử nào trong danh sách <ds>.
• Kết quả trả về của hàm reduce() là kết quả ở bước cuối cùng của hàm func.

Lưu ý rằng, hàm reduce nằm trong thư viện functools, nên cần phải khai báo import functools trước khi sử dụng hàm reduce().

Ví dụ sau in ra tổng các giá trị của danh sách và phần tử lớn nhất của danh sách.

from functools import *
  
ds = [ 1 , 3, 5, 6, 2, ] 

print ("Tong cac phan tu cua danh sach la: ",end="") 
print (reduce(lambda a,b : a+b, ds)) 
  

print ("Phan tu lon nhat cua danh sach la: ",end="") 
print (reduce(lambda a,b : a if a > b else b, ds))

Ví dụ tính tổng bình phương của các phần tử trong danh sách a

a = [1, 2, 3, 4, 5]

def tong_binh_phuong(kq, x):
   return kq + x*x

print(reduce(tong_binh_phuong, a))

4. Danh sách của danh sách, kiểu danh sách nhiều chiều trong Python

Các phần tử của một danh sách danh sách trong Python lại có thể là một danh sách, chẳng hạn

>>> A = [[1,2,3], [4,5,6], [7,8,9,10,11]]
>>> A[1]
[4, 5, 6]
>>> A[1][2]
6
>>> A[2][4]
11
>>> A[1][5]
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list index out of range

Danh sách A gồm có ba phần tử, mỗi phần tử lại là một danh sách [1,2,3], [4,5,6], [7,8,9,10,11]. Khi đó, để truy cập đến phần tử j của danh sách A[i] nằm trong danh sách  A ta dùng cú pháp A[i][j].

Kiểu dữ liệu này tương ứng với kiểu mảng hai chiều array, hoặc là ma trận, trong các ngôn ngữ khác. Tuy nhiên, nếu một ma trận thì, nếu xét riêng từng dòng, bắt buộc các dòng phải có số cột như nhau. Nhưng ở đây thì khác, nếu ta viết lại list A ở trên, mỗi phần tử viết trên một dòng thì ta sẽ có dạng gần giống ma trận, do số cột của từng dòng là khác nhau

[1,2,3]
[4,5,6]
[7,8,9,10,11]

Rõ ràng, kiểu danh sách của danh sách này linh hoạt hơn – nhưng cũng đồng nghĩa với khó kiểm soát hơn – kiểu mảng hai chiều trong các ngôn ngữ khác.

5. Danh sách và chuỗi

Bạn có thể kết hợp danh sách và chuỗi để tách các ký tự trong chuỗi thành một danh sách, sử dụng hàm ép kiểu list() như sau.

>>> s = 'phan van phuong'
>>> list(s)
['p', 'h', 'a', 'n', ' ', 'v', 'a', 'n', ' ', 'p', 'h', 'u', 'o', 'n', 'g']

>>> s = 'phan van phuong'
>>> s.split()
['phan', 'van', 'phuong']
>>> s.split('n')
['pha', ' va', ' phuo', 'g']

Bài 1. Cho một list các số nguyên. Viết chương trình tìm phần tử lớn nhất của list đó.

Bài 2. Cho một list các số nguyên. Viết chương trình in ra tất cả các phần tử lớn là số chẵn và lớn hơn 10 của list đó.

Bài 3. Viết chương trình tính số trung bình các giá trị của một list số nguyên.

Bài 4. Tạo một list gồm n số nguyên không âm ngẫu nhiên.

Xem thêm về các kiểu dữ liệu list (danh sách trong Python) tại https://www.w3schools.com/python/python_lists.asp