In diesem Tutorial möchten wir das Konzept der Python Arrays uns näher anschauen. Spoiler: Ein Array gibt es von Python standardmäßig nicht!
Beim Programmieren stößt man auf eine Reihe von unterschiedlichen Datentypen (engl. Data Type). Diese Python Datentypen helfen uns, wichtige Daten in einer bestimmten Art und Weise zu speichern, abzurufen, weiterzugeben und zu manipulieren.
Meistens werden für Anwendungsfälle, in denen andere Programmiersprachen Arrays anbieten, Listen in Python verwendet, jedoch existieren Arrays in der Standardbibliothek als Klasse. Diese Arrays sind jedoch nur ein Wrapper um Arrays der Programmiersprache C und werden hauptsächlich gebraucht, um mit Erweiterungen oder Systembefehlen zu kommunizieren, wie auf StackOverflow auch recht gut erläutert: Stackoverflow: Python List vs. Arrays – When to use?
Was ist ein Python Array?
Ein Python Array ist nichts anderes als eine Sammlung oder Zusammenstellung einer Reihe von Elementen eines bestimmten Datentyps, die gemeinsam gespeichert sind. Man kann es auch als eine Box betrachten, die aus Objekten desselben Typs besteht. Ein Array ist außerdem die am häufigsten verwendete Datenstruktur in fast allen Programmiersprachen.
Da wir im Folgenden mit der Python Datenstruktur Liste arbeiten werden, versteht sich das Python Array als Synonym für die Python List.
Unser erstes Python Array erstellen
Um ein Array in Python zu erstellen, müssen wir die Syntax eines Arrays verstehen. Meistens wird ein Array durch [] dargestellt, wobei [ für den Anfang des Arrays und ] für das Ende des Arrays steht. Versuchen wir nun, ein einfaches Array namens fruits (Früchte) zu erstellen. Wir werden vier verschiedene Arten von fruits in unser Array aufnehmen.
Das können wir mit dem folgenden Code tun:
# Ein Array erzeugen fruits = []
Damit haben wir unser Python Array fruechte erfolgreich initialisiert.
Um vier verschiedene Obstsorten zu unserem Array hinzuzufügen, können wir den folgenden Code verwenden:
# Erzeuge ein Array mit 4 Werten: fruits = ["Apfel", "Mango", "Banane", "Kiwi"]
Versuchen wir nun, unser Array ausgeben zu lassen, und zu kontrollieren, ob wir unsere hinzugefügten Früchte abrufen können. Das können wir mithilfe des folgenden Codes tun:
# Ausgabe des Arrays auf der Konsole print(fruits)
Die Ausgabe des oben genannten Codes kann sich wie folgt darstellen:
Wir haben also erfolgreich ein Array namens fruits mit vier Objekten oder Werten darin erstellt.
Hinweis: In dem Array fruits sind alle Werte Strings. Wir können aber auch problemlos Arrays mit Ganzzahlen oder Fließkommawerten erstellen. Zudem kannst du mit dem Python type-Code auch ermitteln und bestätigen, dass es sich tatsächlich um eine List handelt!
Jetzt, wo wir wissen, wie man ein Array erstellt, wollen wir versuchen, die verschiedenen Funktionen zu verstehen, die mit einem Array möglich sind. Dazu gehören:
- Anhängen eines Wertes.
- Entfernen eines Wertes.
- Indizieren eines Wertes.
- Ersetzen eines Wertes.
Zunächst wollen wir verstehen, wie man einen Wert an ein Array anhängt.
Werte an ein bestehendes Python Array anhängen
Wir können in Python einen Wert an ein Array anhängen, indem wir die Funktion append() verwenden. Die Funktion append nimmt als Parameter den Wert auf, der in das betrachtete Array eingefügt werden soll. Dieser Wert wird an das Ende des Arrays angehängt.
Dies lässt sich mithilfe des folgenden Codes nachvollziehen:
# Ein Array initialisieren fruits = [] # Füge eine Frucht in unser fruits Array ein fruit = "Apfel" fruits.append(fruit) # Gib das aktuelle Array fruits aus print(fruits)
Die Ausgabe des oben genannten Codes kann wie folgt dargestellt werden:
Wir haben also erfolgreich eine Frucht zu unserem Array fruits hinzugefügt. Jetzt wollen wir versuchen, eine Reihe von Früchten in unser Array fruits einzufügen. Das können wir mithilfe einer einfachen Python for-Schleife tun, wie im folgenden Codebeispiel gezeigt:
# Initialisiere ein Array
fruits = []
# Erstelle drei fruchtbasierte Variablen
fruit1 = "Apfel"
fruit2 = "Mango"
fruit3 = "Banane"
# Erstelle eine Schleife und füge alle diese Früchte hinzu
for i in range(3):
if i == 0:
fruits.append(fruit1)
elif i == 1:
fruits.append(fruit2)
else:
fruits.append(fruit3)
# Gib das finale Array `fruits` aus
print(fruits)
Die Ausgabe des oben genannten Codes kann wie folgt sein:
Damit haben wir nun erfolgreich mehrere Werte unserem Array hinzugefügt.
Jetzt möchten wir herausfinden, wie wir einen bestimmten Wert aus unserem Array entfernen können:
Einen Wert aus einem Python Array entfernen
Um ein bestimmtes Element oder Objekt aus unserem Array zu entfernen, verwenden wir die Funktion remove. Wir übergeben einfach den Wert des Objekts, das aus unserem Array entfernt werden soll, und schon wird die entsprechende Variable aus unserem Array entfernt.
Fahren wir nun mit unserem Array fruits fort. Wir wollen versuchen, die Banane aus unserem Array fruits zu entfernen. Dies kann man in Python problemlos mithilfe des folgenden Codes erledigen:
# Erstelle ein Array mit 4 Werten
fruits = ["Apfel", "Mango", "Banane", "Kiwi"]
# Gib den Inhalt des Arrays aus, bevor irgendwelche Werte entfernt werden
print(fruits)
# Entferne die Frucht `Banane` aus dem fruits Array
fruits.remove("Banane")
# Gib den Inhalt unseres Arrays aus, nach dem Entfernen der Frucht 'Banane'
print(fruits)
Die Ausgabe des oben genannten Codes kann wie folgt dargestellt werden:
Wir haben also erfolgreich ein bestimmtes Element aus unserem Python Array fruits entfernt.
Nun wollen wir versuchen, ein bestimmtes Element mithilfe des Indexwertes in einem bestimmten Array zu finden:
Indizierung eines Python Arrays
Wie wir bereits erfahren haben, ist ein Array nichts anderes als eine Sammlung von Elementen. Auf diese Elemente kann direkt über den Indexwert zugegriffen werden, den sie enthalten. Die Indizes eines Arrays können wie folgt verstanden werden.
Zuerst erstellen wir wieder ein einfaches Array fruits, das vier Früchte enthält. Dies kann mithilfe des folgenden Codes geschehen:
# Initialisiere ein Array mit 4 Werten fruits = ["Apfel", "Mango", "Banane", "Kiwi"]
Wie wir hier sehen können, ist der erste Wert in unserem Array der Apfel. Außerdem ist es wichtig zu wissen, dass ein Array 0-indiziert ist. Das bedeutet, dass der erste Wert des Arrays mit 0 indiziert wird. Der zweite Wert wird mit 1 indiziert und so weiter.
Mit dieser Logik wollen wir versuchen, den dritten Wert in unserem Array zu finden. Dieser Wert muss bei 3 – 1 stehen, also beim zweiten Index in unserem Array, wie unten gezeigt:
# Rufe den dritten Wert in unserem Array ab dritter_wert = fruits[2] # Greife auf den Wert bei Index 2 zu # Gib das Ergebnis aus print(dritter_wert)
Die Ausgabe des eben genannten Codes kann wie folgt dargestellt werden:
Wir haben also mithilfe von Indizes in Python erfolgreich einen bestimmten Wert aus unserem Array fruits geholt.
Nun wollen wir versuchen, einen bestimmten Wert durch einen anderen Wert in einem Array in Python zu ersetzen.
Ersetzen eines Wertes in einem Python Array
Um einen Wert durch einen neuen Wert zu ersetzen, können wir in Python die Indizes verwenden. Im Grunde können wir den Indexwert des Elements finden, das aus dem Array entfernt werden soll. Dessen Wert wird dann durch die Variable ersetzt, die den neuen Wert enthält, der in unser Array eingefügt werden soll.
Fahren wir mit unserem Array fruits fort. Insbesondere wollen in unserem Array die Frucht Mango durch Papaya ersetzen. Dies kann in Python mithilfe des folgenden Codeblocks geschehen:
# Initialisiere ein Array mit 4 Werten fruits = ["Apfel", "Mango", "Banane", "Kiwi"] # Gib das Array aus, vor der Ersetzung print(fruits) # Initialisiere eine neue Variable neue_frucht = "Papaya" # Ersetze die Mango im Array 'fruits' durch die neue Frucht Papaya fruits[1] = neue_frucht # Gib das neue Array aus print(fruits)
Die Ausgabe des oben genannten Codes kann wie folgt dargestellt werden:
Wir haben damit erfolgreich einen Wert in unserem Array durch Nutzung von Indizes in Python ersetzt.
Zusammenfassung: Das Python Array im Überblick
Wir haben in diesem Kapitel erfolgreich die Inhalte Python Array-Datenstruktur (oder besser gesagt der Python Lists) und die verschiedenen Funktionen wie das Entfernen eines Elements, das Hinzufügen eines Elements und das Ersetzen eines Elements verwendet. Falls du trotzdem Arrays in Python verwendet möchtest kannst du die NumPy Arrays oder auch das Array Module verwenden! Das Array Module kannst du dabei mit dem Code import array in dein Projekt importieren!
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