Python-oppimateriaali (CHEM-A2600)

Sisäkkäiset tietorakenteet

Pythonin erilaisia tietorakenteita voi käyttää myös sisäkkäin. Jos listoja sisältävä lista kuulostaa erikoiselta, suosittelen vahvasti kokeilemaan allaolevia esimerkkejä Spyderissä ja kokeilemaan niiden muokkausta.

Sisäkkäiset listat

Listan alkio voi olla myös toinen lista:

# Määritellään lista, jossa kaksi alkiota. Kukin alkio on kolmen alkion lista.
lista = [[10, 20, 30], [1, 2, 3]]
print(lista[0][0])
print(lista[1][2])

tulostaa

10
3

Eli merkinnässä lista[1][2] ensimmäinen indeksi [1] viittaa ulomman listan toiseen alkioon [1, 2, 3] (indeksointi alkaa nollasta!). Toinen indeksi [2] viittaa sisemmän listan kolmanteen alkioon (indeksointi alkaa nollasta!).

Otetaan käytännöllisempi esimerkki. Kuvataan kemiallista yhdistettä listalla:

• Listan jokainen alkio on toinen lista
  
• Tämä lista sisältää alkuaineen symbolin ja sen määrän yhdisteessä
  

yhdiste_1 = [['C', 2], ['H', 6]]
yhdiste_2 = [['Ca', 1], ['Cl', 2]]

# Lisätään nyt kaikki yhdisteet yhteen listaan ja tulostetaan
yhdisteet = [yhdiste_1, yhdiste_2]
print(yhdisteet)

tulostaa

[[['C', 2], ['H', 6]], [['Ca', 1], ['Cl', 2]]]

Laajempi esimerkki 

# Käydään läpi yhdisteet, tulostetaan ne ja etsitään hiilivedyt
yhdisteet = [[['C', 2], ['H', 6]], [['Ca', 1], ['Cl', 2]]]
for yhdiste in yhdisteet: 
    # "yhdiste" on nyt esim. [['C', 2], ['H', 6]]    
    # Alustetaan muuttujat ennen sisempää for-silmukkaa
    yhdisteen_kaava = ""
    on_hiili = on_vety = False 
    # Käydään läpi kaikki yhdisteen alkuaineet
    for alkuaine in yhdiste: 
        # "alkuaine" on nyt esim. ['C', 2]
        # Tulostetaan määrä vain, jos se on > 1
        if alkuaine[1] > 1:
            maara = str(alkuaine[1])
        else:
            maara = ""
        yhdisteen_kaava += alkuaine[0] + maara

        # Tarkistetaan, onko alkuaine hiili tai vety
        if alkuaine[0] == 'C':
            on_hiili = True
        elif alkuaine[0] == 'H':
            on_vety = True

    # Tulostetaan yhdisteen molekyylikaava
    if len(yhdiste) == 2 and on_hiili and on_vety:
        hiilivety_str = "on hiilivety"
    else:
        hiilivety_str = ""
    print("Yhdiste:", yhdisteen_kaava, hiilivety_str)

tulostaa

Yhdiste: C2H6 on hiilivety
Yhdiste: CaCl2 

Matriisit listojen avulla

Sisäkkäisillä listoilla voisi periaatteessa kuvata matriiseja:

matriisi = [[2, 4], 
            [5, 6]]
# Tulostetaan 1. rivin 2. alkio (indeksointi nollasta!)        
print(matriisi[0][1]) # tulostaa 4

Käytännössä matriisilaskentaan käytetään kuitenkin NumPy-kirjaston array-tyyppiä, johon tutustutaan kierroksesta 4 lähtien.

Listat sanakirjojen sisällä

Sanakirjan arvot voivat olla vaikka listoja:

yhdisteet = {"C2H6": ["C",  2,  "H", 6],
             "NaCl": ["Na", 1, "Cl", 1]
          # indeksi:   0    1    2   3
            }
print(yhdisteet["C2H6"])
print("Yhdisteessa C2H6 on", yhdisteet["C2H6"][3], "vetyatomia")

tulostaa

['C', 2, 'H', 6]
Yhdisteessa C2H6 on 6 vetyatomia

Sisäkkäiset sanakirjat

Sanakirjoja voi laittaa sisäkkäin:

tietokanta = {
              "C2H6": {"moolimassa": 30.07, "tiheys": 1.36},
              "NaCl": {"moolimassa": 58.44, "tiheys": 2.16}
             }
print("Etaanin tiheys on:", tietokanta["C2H6"]["tiheys"], "g/cm^3")
print("Ruokasuolan moolimassa on:", tietokanta["NaCl"]["moolimassa"], "g/mol")

tulostaa

Etaanin tiheys on: 1.36 g/cm^3
Ruokasuolan moolimassa on: 58.44 g/mol

Tehtävä 3.7.1