โครงสร้างข้อมูล (Data Structures) ใน Python

โครงสร้างข้อมูลมีความสำคัญในการเขียนโปรแกรม ใช้เพื่อจัดระเบียب จัดเก็บ และจัดการข้อมูลอย่างมีประสิทธิภาพเพื่อให้เข้าถึงและแก้ไขได้ง่าย

ลองนึกภาพการซักผ้ารายสัปดาห์ ในที่สุดคุณควรแยกถุงเท่า เสื้อ กางเกง และผ้าอ่อนไว้ในลิ้นชักต่างกัน เพื่อให้หาง่ายตอนเช้าก่อนออกไปทำงาน นี่คือการจัดระเบียบด้วยโครงสร้างข้อมูล แต่ถ้าคุณทิ้งของทั้งหมดลงในลิ้นชักเดียว หรือหลายลิ้นชักโดยไม่จัดระเบียบ คุณคิดว่าจะใช้เวลานานแค่ไหนในการหาชุดที่เหมาะสม? นี่คือการทำงานโดยไม่มีโครงสร้างข้อมูล

ในบทความนี้ เราจะสำรวจโครงสร้างข้อมูล built-in ที่ Python มีให้

โครงสร้างข้อมูล Built-in ใน Python

โครงสร้างข้อมูล built-in ใน Python ประกอบด้วย lists, dictionaries, tuples และ sets

Lists (รายการ)

Lists เป็นโครงสร้างข้อมูลที่ mutable (แก้ไขได้) และสามารถเก็บข้อมูลประเภทต่างๆ ไว้ใน list เดียวกันได้

my_list = ['string', 300, (2, 4), 'that previous data type was a tuple']

List มี methods ทั้งหมด 11 ตัวสำหรับเพิ่ม ลบ หรือจัดการ list เอง

การเพิ่มสมาชิกเข้า List

• append(): เพิ่มสมาชิกเดี่ยวเข้าไปที่ท้าย list

my_list = ['string, next is tuple', (2, 1), 3]
my_list.append(500)
print(my_list)  # ['string, next is tuple', (2, 1), 3, 500]

• extend(): เพิ่มสมาชิกทุกตัวจาก iterable เข้าไปที่ท้าย list แตกต่างจาก append() ที่เพิ่ม iterable เป็นสมาชิกเดียว

my_list = ['string, next is tuple', (2, 1), 3]
my_list.append((8, 9))
print(my_list)  # ['string, next is tuple', (2, 1), 3, (8, 9)]  # append คง tuple ไว้

my_list = ['string, next is tuple', (2, 1), 3]
my_list.extend((8, 9))
print(my_list)  # ['string, next is tuple', (2, 1), 3, 8, 9]  # extend แยก tuple ออกเป็นสมาชิกเดี่ยว

• insert(): แทรกสมาชิกที่ตำแหน่ง (index) ที่กำหนด อาร์กิวเมนต์แรกคือ index อาร์กิวเมนต์ที่สองคือสมาชิกที่ต้องการแทรก

my_list = ['string, next is tuple', (2, 1), 3]
my_list.insert(0, 700)
print(my_list)  # [700, 'string, next is tuple', (2, 1), 3]  # แทรก 700 ที่ index 0

การลบสมาชิกออกจาก List

• remove(): ลบสมาชิกตัวแรกที่มีค่าตรงกับที่ระบุ

my_list = ['string, next is tuple', (2, 1), 3, 8, 3]
my_list.remove(3)
print(my_list)  # ['string, next is tuple', (2, 1), 8, 3]

• pop(): ลบสมาชิกที่ตำแหน่งที่ระบุ หากไม่ระบุ index จะลบสมาชิกตัวสุดท้าย

my_list = ['string, next is tuple', (2, 1), 3]
my_list.pop(0)
print(my_list)  # [(2, 1), 3]

my_list = ['string, next is tuple', (2, 1), 3]
my_list.pop()
print(my_list)  # ['string, next is tuple', (2, 1)]

• clear(): ลบสมาชิกทั้งหมดออกจาก list

my_list = ['string, next is tuple', (2, 1), 3]
my_list.clear()
print(my_list)  # []

Methods อื่นๆ ของ List

• index(): คืนค่า index ของสมาชิกที่ระบุ

my_list = [8, 20, 1, 9, 2, 3, 937, 0]
print(my_list.index(9))  # 3

• count(): นับจำนวนครั้งที่ค่าปรากฏใน list

my_list = [8, 20, 1, 8, 2, 8, 937, 8]
print(my_list.count(8))  # 4

• sort(): เรียงลำดับ list สามารถระบุ arguments เพื่อปรับแต่งการเรียงได้

my_list = [8, 20, 1, 9, 2, 3, 937, 0]
my_list.sort()
print(my_list)  # [0, 1, 2, 3, 8, 9, 20, 937]

my_list = [8, 20, 1, 9, 2, 3, 937, 0]
my_list.sort(reverse=True)
print(my_list)  # [937, 20, 9, 8, 3, 2, 1, 0]

• reverse(): กลับลำดับสมาชิกใน list

my_list = [8, 20, 1, 9, 2, 3, 937, 0]
my_list.reverse()
print(my_list)  # [0, 937, 3, 2, 9, 1, 20, 8]

• copy(): คืนค่า copy ของ list

my_list = [8, 20, 1, 9, 2, 3, 937, 0]
my_list.copy()
print(my_list)  # [8, 20, 1, 9, 2, 3, 937, 0]

Tuples (ทูเพิล)

Tuples เป็นข้อมูลที่อยู่ในวงเล็บ () ต่างจาก lists นั้น tuples เป็น immutable (แก้ไขไม่ได้) และทำงานเร็วกว่า lists เนื่องจากเป็น immutable จึงสามารถใช้เป็น keys ใน dictionaries ได้ Tuples ยังใช้สำหรับ return หลายค่าจากฟังก์ชันได้อีกด้วย

เราสามารถเพิ่มข้อมูลเข้า tuple ได้โดยใช้การต่อ (concatenation):

my_tuple = (1, 2, 3)
print(my_tuple)  # (1, 2, 3)
my_tuple = my_tuple + (4, 5, 6)
print(my_tuple)  # (1, 2, 3, 4, 5, 6)

Dictionaries (พจนานุกรม)

Dictionaries เป็นโครงสร้างข้อมูลที่เก็บ key-value pairs คล้าย objects ใน JavaScript คล้าย lists dictionaries เป็น mutable สามารถเปลี่ยนแปลงข้อมูลได้

ตัวอย่าง key-value pairs คือ คุณสมบัติของบุคคลและคำอธิบายของคุณสมบัติเหล่านั้น เช่น name, age, height, weight เป็น keys ส่วน Josh, 33, 5'10, 180 lbs เป็น values

my_dict = {'name': 'Josh', 'age': 33, 'height': "5'10", 'weight': '180 lbs'}

เนื่องจาก dictionaries เป็น mutable เราจึงสามารถเปลี่ยน 'Josh' เป็นชื่ออื่นได้:

my_dict = {'name': 'Josh', 'age': 33, 'height': "5'10", 'weight': '180 lbs'}
my_dict['name'] = 'Patrick'
print(my_dict)  # {'name': 'Patrick', 'age': 33, 'height': "5'10", 'weight': '180 lbs'}

เราสามารถเพิ่มค่าโดยสร้าง key-value pair ใหม่:

my_dict = {'name': 'Josh', 'age': 33, 'height': "5'10", 'weight': '180 lbs'}
my_dict['location'] = 'San Francisco'
print(my_dict)  # {'name': 'Josh', 'age': 33, 'height': "5'10", 'weight': '180 lbs', 'location': 'San Francisco'}

เราสามารถลบ key-value pairs ได้โดยใช้คำสั่ง del, pop(), หรือ popitem() หมายเหตุ: pop() ใน dictionaries ต้องมี argument จึงต้องใช้ popitem() เพื่อลบ key-value pair ตัวสุดท้าย

my_dict = {'name': 'Josh', 'age': 33, 'height': "5'10", 'weight': '180 lbs'}
del my_dict['name']
print(my_dict)  # {'age': 33, 'height': "5'10", 'weight': '180 lbs'}

my_dict = {'name': 'Josh', 'age': 33, 'height': "5'10", 'weight': '180 lbs'}
my_dict.pop('name')
print(my_dict)  # {'age': 33, 'height': "5'10", 'weight': '180 lbs'}

my_dict = {'name': 'Josh', 'age': 33, 'height': "5'10", 'weight': '180 lbs'}
my_dict.popitem()
print(my_dict)  # {'name': 'Josh', 'age': 33, 'height': "5'10"}

เราสามารถพิมพ์เฉพาะ keys หรือเฉพาะ values ของ dictionary ได้:

my_dict = {'name': 'Josh', 'age': 33, 'height': "5'10", 'weight': '180 lbs'}
print(my_dict.keys())   # dict_keys(['name', 'age', 'height', 'weight'])

my_dict = {'name': 'Josh', 'age': 33, 'height': "5'10", 'weight': '180 lbs'}
print(my_dict.values()) # dict_values(['Josh', 33, "5'10", '180 lbs'])

เพื่อพิมพ์เป็น key-value pairs ใช้ method items():

my_dict = {'name': 'Josh', 'age': 33, 'height': "5'10", 'weight': '180 lbs'}
print(my_dict.items())  # dict_items([('name', 'Josh'), ('age', 33), ('height', "5'10"), ('weight', '180 lbs')])

Sets (เซต)

Sets เป็น mutable, unordered collections ของสมาชิกที่ไม่ซ้ำกัน (unique elements) Sets 长得像 dictionaries ที่ใช้ curly brackets แต่ไม่มี key-value pairs

my_set = {1, 2, 2, 2, 3, 3, 4, 4}
print(my_set)  # {1, 2, 3, 4}

เราสามารถเพิ่มสมาชิกเข้า set ด้วย method add():

my_set = {1, 2, 2, 2, 3, 3, 4, 4}
my_set.add(5)
print(my_set)  # {1, 2, 3, 4, 5}

มี methods อีก 4 ตัวสำหรับ sets คือ union(), intersection(), difference(), และ symmetric_difference()

• union(): รวมสอง sets ให้เป็น set เดียวโดยไม่มีสมาชิกซ้ำ

my_set = {1, 2, 2, 2, 3, 3, 4, 4}
my_set.add(5)
print(my_set)  # {1, 2, 3, 4, 5}
another_set = {3, 3, 4, 4, 5, 5, 6}
print(my_set.union(another_set))  # {1, 2, 3, 4, 5, 6}

• intersection(): หาสมาชิกที่ซ้ำกันในทั้งสอง sets

my_set = {1, 2, 2, 2, 3, 3, 4, 4}
my_set.add(5)
print(my_set)  # {1, 2, 3, 4, 5}
another_set = {3, 3, 4, 4, 5, 5, 6}
print(my_set.intersection(another_set))  # {3, 4, 5}

• difference(): หาสมาชิกที่อยู่ใน set แรกแต่ไม่อยู่ใน set ที่สอง

my_set = {1, 2, 2, 2, 3, 3, 4, 4}
my_set.add(5)
print(my_set)  # {1, 2, 3, 4, 5}
another_set = {3, 3, 4, 4, 5, 5, 6}
print(my_set.difference(another_set))  # {1, 2}

• symmetric_difference(): หาสมาชิกที่ต่างกันในทั้งสอง sets (union ลบ intersection)

my_set = {1, 2, 2, 2, 3, 3, 4, 4}
my_set.add(5)
print(my_set)  # {1, 2, 3, 4, 5}
another_set = {3, 3, 4, 4, 5, 5, 6}
print(my_set.symmetric_difference(another_set))  # {1, 2, 6}