파이썬 데이터 구조

파이썬에는 네 가지 데이터 구조가 존재한다. List, Dictionary, Tuple, Set 이다. 이 네 가지 기본 자료구조는 파이썬이 가진 편리함의 원천이다. 파이썬에서 가장 많이 쓰이는 패키지인 numpy와 pandas도 기본 자료구조로부터 시작하게 되어있으므로 기본 자료 구조를 익숙하게 쓸 수 있어야 고급 패키지들도 잘 활용할 수 있다. 네 가지 자료형은 List > Dictionary » Tuple > Set 순서로 많이 쓰인다. 특히 List와 Dictionary는 많이 쓰이기도 하고 정말 쉽고 유용하기 때문에 잘 알아두도록 하자.

1. List

List는 말 그대로 여러개의 데이터를 목록(list)처럼 담아둘 수 있는 자료형이다. 그런데 파이썬 자체가 동적 타입이기 때문에 타입에 상관없이 아무 자료나 담을 수 있다. 리스트 안에 리스트를 담을 수도 있고 이 후에 배울 Dictionary 나 클래스 객체 등 어떤 데이터든 담을 수 있다.

empty_list1 = []
empty_list2 = list()
basic_list = ["Hello", 1234, 1.234, True]
depth2_list = ["Hello", 1234, [1.234, True]]
depth3_list = [["Hello"], [1234, [1.234, True]]]

[], list()는 비어있는 리스트를 만드는 두 가지 방법이다. “Zen of Python”은 어디에… basic_list은 네 가지 기본 자료형으로 만든 리스트이고 depth2_list, depth3_list은 리스트 안에 리스트를 담은 것이다.

1.1 리스트 인덱싱과 슬라이싱

리스트를 다루는 방법은 앞서 문자열을 다루는 방법과 비슷하다. 리스트에서 특정 원소를 출력하는 인덱싱(Indexing)은 [](braket operator)를 쓴다. 문자열처럼 뒤에서부터 음수로 인덱싱도 가능하다. 리스트가 여러겹으로 겹쳐있다면 원하는 원소가 나올때까지 단계별로 인덱스를 붙이면 된다. 마지막 줄처럼 인덱스가 리스트 범위를 넘어가면 에러가 발생하므로 주의해야 한다.

print("\nIndexing: 1.234에 접근하기")
print("basic indexing:", basic_list[2])
print("negative indexing:", basic_list[-2])
print("first indexing:", depth2_list[2])
print("second indexing:", depth2_list[2][0])
print("first indexing:", depth3_list[1])
print("second indexing:", depth3_list[1][1])
print("third indexing:", depth3_list[1][1][0])
try:
    print(depth2_list[5])
except IndexError as ie:
    print("IndexError:", ie)

결과

Indexing: 1.234에 접근하기
basic indexing: 1.234
negative indexing: 1.234
first indexing: [1.234, True]
second indexing: 1.234
first indexing: [1234, [1.234, True]]
second indexing: [1.234, True]
third indexing: 1.234
IndexError: list index out of range

인덱싱이 리스트의 원소를 출력한다면 슬라이싱(Slicing)은 리스트에서 일부 원소들을 묶어 새로운 리스트로 출력한다. 마찬가지로 음수를 이용해 뒤에서부터 슬라이싱 범위를 지정할 수도 있다. 슬라이싱의 경우 슬라이싱 범위가 인덱스 범위를 넘어가더라도 슬라이싱 범위 안의 데이터가 있으면 그만큼만 출력하고 없으면 빈 리스트([])를 출력한다.

print("\nSlicing")
print("source list:", basic_list)
print("[start:end]", basic_list[1:3])
print("[start:]", basic_list[2:])
print("[:end]", basic_list[:2])
print("[start:negative_end]", basic_list[1:-1])
print("[:negative_end]", basic_list[:-2])
print("[negative_start:negative_end]", basic_list[-4:-2])
print("[partially overlap]", basic_list[2:10])
print("[out of range]", basic_list[5:10])

결과

Slicing
source list: ['Hello', 1234, 1.234, True]
[start:end] [1234, 1.234]
[start:] [1.234, True]
[:end] ['Hello', 1234]
[start:negative_end] [1234, 1.234]
[:negative_end] ['Hello', 1234]
[negative_start:negative_end] ['Hello', 1234]
[partially overlap] [1.234, True]
[out of range] []

마지막 실행 결과를 보면 basic_list[2:10]은 2번부터 9번까지의 데이터를 출력해야 하는데 basic_list가 3번까지 밖에 없으므로 2, 3번 원소만 출력한다. basic_list[5:10]는 슬라이싱 범위 전체가 basic_list의 범위를 벗어나 있으므로 빈 리스트([])를 출력한다.

연습문제

1) depth2_list에서 [1.234]를 출력해 보세요. (주의: 1.234가 아닌 [1.234] 입니다.)

1.2 리스트 연산

리스트 역시 문자열처럼 +를 통해 합칠 수 있고 *를 통해 반복할 수 있다.

mammal = ["dog", "cat", "human"]
reptile = ["snake", "lizard", "frog"]
bird = ["eagle", "sparrow", "chicken"]
animal = mammal + reptile + bird
print("\nlist concatenation")
print("animal:", animal)
# => animal: ['dog', 'cat', 'human', 'snake', 'lizard', 'frog', 'eagle', 'sparrow', 'chicken']

예를 들어 여러 사람의 여러 점수를 여러 회차에 걸쳐 기록해야 한다고 할 때 표(table)의 세로축은 회차가 되고 가로축에는 사람의 이름과 점수의 종류가 나타나야 한다. 즉 테이블의 윗 줄에는 다음과 같은 목록이 있어야 한다.

['나연',  '나연',  '나연',  '정연',  '정연',  '정연',  '지효',  '지효',  '지효']
['vocal', 'dance', 'rap', 'vocal', 'dance', 'rap', 'vocal', 'dance', 'rap']

이러한 리스트는 다음 코드로 만들수 있다. members[0]이 아닌 members[0:1]을 쓰는 이유는 문자열 "나연"이 아닌 리스트 형태의 ["나연"]을 반복하기 위해서다.

members = ["나연", "정연", "지효"]
tests = ["vocl", "dance", "rap"]
# for문을 쓰면 더 간단하게 만들수 있다.
first_row = members[0:1]*3 + members[1:2]*3 + members[2:3]*3
second_row = tests*3
print("\nlist repetition")
print(first_row)
print(second_row)

1.3 리스트 관련 함수

  • len(): 파이썬 내장 함수로 여러 원소를 담고 있는 대부분의 객체들은 이 함수로 길이(갯수)를 잴 수 있다. 문자열(str)의 길이, list, dict, tuple, set 등의 자료구조의 원소 수를 읽을 수 있다.
string = "Hello"
print(f"\nlen of {string}:", len(string))
# => len of Hello: 5
mylist = [1, 2, 3, 4]
print(f"len of {mylist}:", len(mylist))
# => len of [1, 2, 3, 4]: 4
  • del: 객체를 삭제하는 함수로 자료 구조에서 특정 원소를 삭제할 때 쓰인다. del()이 아님에 유의하자.
mylist = [1, 2, 3, 4, 5]
del mylist[2]
print("\nafter deleting [2]:", mylist)
# => after deleting [2]: [1, 2, 4, 5]
del mylist[2:]
print("after deleting [2:]:", mylist)
# => after deleting [2:]: [1, 2]
  • 원소 변경: 인덱싱이나 슬라이싱으로 잡은 리스트 범위에 = operator로 원소들을 수정할 수 있다. 참고로 문자열은 =를 이용한 문자 수정이 안된다. 대신 replace()나 슬라이싱을 이용하자.
mylist = [1, 2, 3, 4, 5]
mylist[0] = "Life"
print("\nchange element by indexing:", mylist)
# => change element by indexing: ['Life', 2, 3, 4, 5]
mylist[1:4] = ["is", "too", "short"]
print("\nchange elements by slicing:", mylist)
# => change elements by slicing: ['Life', 'is', 'too', 'short', 5]
  • join(): 리스트의 내부 문자열 원소들을 하나의 문자열로 연결해준다. 연결할 때 각 문자열 사이에 " " 사이에 들어있는 문자열을 끼워 넣어준다.
print("\njoin strings")
path = ["/home", "ian", "work", "ian-lecture"]
print("joined path:", "/".join(path))
# => joined path: /home/ian/work/ian-lecture
time = ["13", "20", "30"]
print("joined time:", ":".join(time))
# => joined time: 13:20:30
  • in: in은 함수가 아니라 operator다. 리스트에 특정 원소가 들어있는지 확인할 때 쓴다.
print("\n'in' operator")
twice = ["나연", "정연", "모모", "사나", "지효", "미나", "다현", "채영", "쯔위"]
if "채영" in twice:
    print("채영은 트와이스 입니다.")
if "채령" not in twice:
    print("채령은 트와이스가 아닙니다.")

1.4 리스트 내장 함수

리스트를 쓰다보면 (크기순, 알파벳순) 정렬을 한다던지 (sort), 원소를 추가한다던지 (append), 중간에 삽입한다던지 (insert), 특정 원소의 인덱스(위치)를 반환한다던지(index) 등의 기능이 필요하다. 함수명을 굳이 외울 필요없이 해당기능을 영어로 써보면 그 함수가 이미 있다. 다음 예시를 보며 함수명들을 익혀보자. 리스트 함수들을 쓸 때 주의할 점은 대부분의 함수들이 in-place 함수라는 것이다. 함수로 수정한 리스트 결과가 리턴으로 나오지 않고 함수를 실행한 변수 자체를 수정한다는 것이다. 하지만 대부분의 외부 패키지들은 데이터를 수정하는 함수들이 원본은 그대로 둔채 수정된 결과를 리턴하므로 잘 구분해서 써야한다.

print("\nlist functions")
tottenham = ['Kane', 'Moura', 'Lloris', 'Sissoko', 'Alli', 'Rose']
print("Tottenham vs Southampton 2019-03-10 starting line up: \n", tottenham)
# sort(): 원소 알파벳순, 크기순 정렬, in-place 함수기 때문에 아무것도 리턴하지 않는다.
print("sort() is in-place function:", tottenham.sort())
print("sort by name:", tottenham)
# remove(): 입력한 원소를 삭제
tottenham.remove('Moura')
# insert(): 원하는 위치에 원소 삽입
tottenham.insert(1, 'Son')
print("At 72, Moura out Son in:", tottenham)
# pop(): 입력이 없으면 마지막 원소를 삭제하고 pop(index)는 index의 원소를 삭제한다.
print("At 82, pop Alli:", tottenham.pop(0))
print("At 82, del Rose")
del tottenham[-2]
# append(): 원소를 마지막에 추가한다. 두 리스트의 원소들을 합칠 때는 +나 extend()를 쓴다.
tottenham.append('Davies')
tottenham.append('Llorente')
print("At 82, Davies and Llorente in:", tottenham)
# reverse(): 순서를 거꾸로 뒤집는다.
tottenham.reverse()
print("reverse order", tottenham)

결과

list functions
Tottenham vs Southampton 2019-03-10 starting line up: 
 ['Kane', 'Moura', 'Lloris', 'Sissoko', 'Alli', 'Rose']
sort() is in-place function: None
sort by name: ['Alli', 'Kane', 'Lloris', 'Moura', 'Rose', 'Sissoko']
At 72, Moura out Son in: ['Alli', 'Son', 'Kane', 'Lloris', 'Rose', 'Sissoko']
At 82, pop Alli: Alli
At 82, del Rose
At 82, Davies and Llorente in: ['Son', 'Kane', 'Lloris', 'Sissoko', 'Davies', 'Llorente']
reverse order ['Llorente', 'Davies', 'Sissoko', 'Lloris', 'Kane', 'Son']

연습문제

1) wdgirls_debut에서 멤버를 삭제, 추가하여 wdgirls_final을 만들어 보세요.

wdgirls_debut = ["선예", "예은", "소희", "현아", "선미"]
# => wdgirls_final = ["예은", "선미", "유빈", "혜림"]

1.5 반복문(for)과 리스트

for문과 리스트는 뗄레야 뗄수 없는 사이기에 리스트와 함께 배우는 것이 좋다. for문은 다음과 같이 쓴다.

for e in somthing_iteratable:
    statement1
    statement2

if와 마찬가지로 for로 시작하는 줄은 :로 끝나고, for에 의해 반복되는 블럭은 들여쓰기로 구분한다. in을 기준으로 앞에는 원소 변수(e)를 쓰고 뒤에는 반복가능한(iterable) 객체를 쓴다. 여기서 iterable 하다는 것은 정확히 말하면 iter 객체로 변환할 수 있는 객체고 iter 객체는 next()함수를 통해 원소를 하나씩 꺼낼 수 있다. 이것이 반복문의 내부 원리다.

itzy = ["예지", "리아", "류진", "채령", "유나"]
print("convert to iter object")
itzy = iter(itzy)
try:
    print("next1:", next(itzy))
    print("next2:", next(itzy))
    print("next3:", next(itzy))
    print("next4:", next(itzy))
    print("next5:", next(itzy))
    print("next6:", next(itzy))
except StopIteration:
    print("error: iterator finished")

여기서 배우는 list, dict, tuple, set 모두 여러 원소를 담고 있는 iterable 객체이기 때문에 for문을 통해서 리스트의 원소들을 하나씩 처리할 수 있다.

print("square numbers")
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
for n in numbers:
    print(f"square of {n} = {n**2}")

for를 사용하는 다양한 기법들은 다음에 더 공부해보기로 하자.