[Python/파이썬] 데이터 구조 - List, Dictionary / Shallow Copy, Deep Copy/ Comprehension

21.01.25 Python 데이터 구조

1. 리스트

1-1. 리스트 복사

🤔 mutable Collections vs immutable Collections

mutable Collections	immutable Collections
변환이 가능한 자료구조	변환이 불가능한 자료구조
바꾸더라도 기존의 주소 값에서 수정된다. 같은 객체를 공유한다.	바꿀 경우 새로운 주소값으로 할당된다. 같은 객체를 공유하지 않는다.
list, dictionary	number, string, tuple

🤷‍♀️ 그렇다면 Mutable 데이터인 list를 복사할 때, 어떻게 해야할까?

파이썬에서 대입문(=)은 객체를 복사하지 않고, 대상과 객체 사이에 바인딩을 만듭니다.

가변 (mutable) 컬렉션 또는 가변(mutable) 항목들을 포함한 컬렉션의 경우 때로 원본 컬렉션을 변경하지 않고, 사본을 변경하기 위해 복사가 필요합니다. 이 모듈은 일반적인 얕은 복사와 깊은 복사 연산을 제공합니다.

Python Docs - Copy

1-1-1. 할당 (단순 복사)

메모리 상의 같은 객체를 바라보게 된다.

• 두 개의 변수 중 하나만 변경되어도, 나머지 하나도 함께 수정되는 현상이 발생한다.
  why? 주소 값이 같기 때문에 변경하면 같이 변경된다!

list_a = [1, 2, 3]
list_b = list_a

print(list_a)  # [1, 2, 3]
print(list_b)  # [1, 2, 3]

list_b[0] = 5
print(list_a)  # [5, 2, 4]
print(list_b)  # [5, 2, 4]

1-1-2. 얕은 복사(shallow copy)

새로운 리스트를 생성한다.

• 얕은 복사는 리스트 안의 리스트, 내부 리스트는 원본과 동일한 메모리 주소를 가리킨다.
• 얕은 복사 세 가지 방법
  1. 슬라이싱 : list_b = list_a[:]
  2. list() : list_b = list(list_a)
  3. copy 모듈 : list_b = copy.copy(list_a)

[슬라이싱 예제]

list_a = [1, 2, 3]
list_b = list_a[:]

print(list_a) # [1, 2, 3]
print(list_b) # [1, 2, 3]

# 복사한 리스트의 요소 변경
list_b[0] = 5

print(list_a) # [1, 2, 3] - 기존 리스트는 변경되지 않음
print(list_b) # [5, 2, 3] - 복사한 후 변경한 리스트만 변경이 적용됨

[이중 리스트 슬라이싱 예제]

list_c = [1, 2, [3, 4]]
list_d = list_c[:]

print(list_c[2][0])  # 3

# 중첩된 리스트 요소 변경
list_d[2][0] = 99

print(list_c) # [1, 2, [99, 4]] 
print(list_d) # [1, 2, [99, 4]]
# - 내부 리스트는 원본과 동일한 메모리 주소를 가지기 때문에, 같이 바뀌게 된다.

• 얕은 복사는 리스트 안의 리스트, 내부 리스트는 원본과 동일한 메모리 주소를 가리킨다.

1-1-3. 깊은 복사 (deep copy)

• 새로운 리스트를 생성하고, 그 안에 있는 리스트들도 새롭게 생성한다.
• import copy 모듈을 통해, copy.deepcopy([org_list])를 이용하여 사용한다.

import copy

list_a = [1, 2, [3, 4]]
list_b = copy.deepcopy(list_a) # 깊은 복사를 통해 list_a를 복사하여 list_b에 할당했다.

# 복사한 리스트의 내부요소 변경
list_b[2][0] = 99

print(list_a)  # [1, 2, [3, 4]]
print(list_b)  # [1, 2, [99, 4]]
# 원본은 건드리지 않고, 깊은 복사를 통해 복사된 리스트의 요소만 변경되었다!

1-2. List Comprehension

👍 사용 방법

[ expression for 변수 in iterable ]

or

[ expression for 변수 in iterable if 조건식 ]

or

[ expression1 if 조건식 else expression2 for 변수 in iterable ]

1-2-1. [연습] 피타고라스 정리

반복문 활용

result = []

for i in range(1, 50):
    for j in range(1, 50): 
        for k in range(1, 50): 
            if i**2 + j**2 == k**2:
                result.append((i,j,k))

print(result)

[(3, 4, 5), (4, 3, 5), (5, 12, 13), (6, 8, 10), (7, 24, 25), (8, 6, 10), (8, 15, 17), (9, 12, 15), (9, 40, 41), (10, 24, 26), (12, 5, 13), (12, 9, 15), (12, 16, 20), (12, 35, 37), (15, 8, 17), (15, 20, 25), (15, 36, 39), (16, 12, 20), (16, 30, 34), (18, 24, 30), (20, 15, 25), (20, 21, 29), (21, 20, 29), (21, 28, 35), (24, 7, 25), (24, 10, 26), (24, 18, 30), (24, 32, 40), (27, 36, 45), (28, 21, 35), (30, 16, 34), (32, 24, 40), (35, 12, 37), (36, 15, 39), (36, 27, 45), (40, 9, 41)]

👀 오잉?!?! (3, 4, 5)와 (4, 3, 5)는 같은 값인데..

위의 코드로 돌리니 i와 j가 둘 다 1부터 49까지 반복해서 겹치는 값이 발생한다..

그래서 아래와 같은 코드로 이를 해결했다!

result = []

for i in range(1, 50):
    for j in range(i+1, 50): # i+1부터 구하면 겹치는 값을 제거할 수 있다.
        for k in range(j+1, 50): # k도 마찬가지이다.
            if i**2 + j**2 == k**2:
                result.append((i,j,k))

print(result)

[(3, 4, 5), (5, 12, 13), (6, 8, 10), (7, 24, 25), (8, 15, 17), (9, 12, 15), (9, 40, 41), (10, 24, 26), (12, 16, 20), (12, 35, 37), (15, 20, 25), (15, 36, 39), (16, 30, 34), (18, 24, 30), (20, 21, 29), (21, 28, 35), (24, 32, 40), (27, 36, 45)]

list comprehension공부하다가 반복문 공부중..ㅎㅎ

List Comprehension 활용

result = [(i, j, k) for i in range(1, 50) 
              for j in range(i+1, 50)
                  for k in range(j+1, 50)
                      if i**2 + j**2 == k**2]

print(result)

[(3, 4, 5), (5, 12, 13), (6, 8, 10), (7, 24, 25), (8, 15, 17), (9, 12, 15), (9, 40, 41), (10, 24, 26), (12, 16, 20), (12, 35, 37), (15, 20, 25), (15, 36, 39), (16, 30, 34), (18, 24, 30), (20, 21, 29), (21, 28, 35), (24, 32, 40), (27, 36, 45)]

위와 같이 삼중(다중) for문도 리스트 컴프리헨션을 적용할 수 있다.

이 때 순서는 [ 표현식 가장 바깥 for문 그 다음 for문 가장 안쪽 for문 조건문] 순이다.

1-2-2. [연습] 모음 제거하기

다음의 문장에서 모음(a, e, i, o, u)를 모두 제거하세요.

[입력 예시]

words = 'Life is too short, you need python!'

[출력 예시]

Lf s shrt, y nd pythn!

반복문 활용

vowels = 'aeiou'
words = 'Life is too short, you need python!'

result = []

for word in words:
    #vowels을 리스트로 형변환하여, 요소 비교를 했다.
    if not word in list(vowels): 
        result.append(word)

print(''.join(result))

Lf s t shrt, y nd pythn!

List Comprehension 활용

vowels = 'aeiou'
words = 'Life is too short, you need python!'

result = [word for word in words if not word in list(vowels)]

print(''.join(result))

Lf s t shrt, y nd pythn!

---

2. 딕셔너리

2-1. 딕셔너리 순회 (반복문 활용)

dictionary에서 for를 활용하는 4가지 방법

1. dictionary 순회 (key 활용)

   # dictionary는 for문으로 반복 시, 기본이 key로 돌아간다.
   for key in dict:
       print(key) # key
       print(dict[key], dict.get('key')) # value

2. .keys() 활용

   for key in dict.keys():
       print(key) # key
       print(dict[key], dict.get('key')) #value

3. .values() 활용

   for val in dict.values():
       # dictionary에서 value값으로 key 값을 찾을 수는 없다.
       print(val) # value

4. .items() 활용

   for key, val in dict.items():
       print(key) # key
       print(val) # value

2-1-1. 딕셔너리 구축하기 (counter)

리스트가 주어질 때, 각각의 요소의 개수를 value 값으로 갖는 딕셔너리를 만드세요.

[출력 예시]

{'great': 2, 'expectations': 1, 'the': 2, 'adventures': 2, 'of': 2, 'sherlock': 1, 'holmes': 1, 'gasby': 1, 'hamlet': 1, 'huckleberry': 1, 'fin': 1}

코드

book_titles =  ['great', 'expectations', 'the', 'adventures', 'of', 'sherlock', 'holmes', 'the', 'great', 'gasby', 'hamlet', 'adventures', 'of', 'huckleberry', 'fin']

book_title_dict = {}

for book_title in book_titles:
    # 만약 key에 book_title이 이미 있다면,
    if book_title in book_title_dict.keys():
        # 해당 key에 해당하는 value 값을 1씩 증가시켜준다.
        book_title_dict[book_title] += 1
    # 없다면,
    else:
        # 만들어주고 1로 할당한다.
        book_title_dict[book_title] = 1

print(book_title_dict)

{'great': 2,
 'expectations': 1,
 'the': 2,
 'adventures': 2,
 'of': 2,
 'sherlock': 1,
 'holmes': 1,
 'gasby': 1,
 'hamlet': 1,
 'huckleberry': 1,
 'fin': 1}

😃 더 간단한 코드! - dictionary에서 value default를 활용한다!

book_titles =  ['great', 'expectations', 'the', 'adventures', 'of', 'sherlock', 'holmes', 'the', 'great', 'gasby', 'hamlet', 'adventures', 'of', 'huckleberry', 'fin']

book_title_dict = {}
# 단어들을 반복하면서
for book_title in book_titles:
    # book_title_dict의 book_title에 1씩 추가해준다.
    # 이 때, 해당 key에 대한 value가 있으면 가져오고, 없으면 0으로 설정한다.
    #  - 여기에 1을 더해주는 것!
    book_title_dict[book_title] = book_title_dict.get(book_title, 0) + 1

❗ 말 그대로 key point !!

get(key[, default])

• key 가 딕셔너리에 있는 경우 key 에 대응하는 값을 돌려주고, 그렇지 않으면 default 를 돌려준다.

2-2. Dictionary Comprehension

List에서 사용했듯이 Dictionary에서도 comprehension을 활용할 수 있다.

활용법

{key:value for attribute in iterable}

활용 예제

blood_types = {'A':40, 'B':11, 'AB':4, '0':45}

negative_blood_types = 
    {'-'+key:value for key, value in blood_types.items()}

print(negative_blood_types)
#{'-A': 40, '-B': 11, '-AB': 4, '-O': 45}

2-3. Dictionary Comprehension + 조건

활용법

{key: value for attribute in iterable if 조건식}

{key: value1(T) if 조건식 else value2(F) for attribute in iterable}

활용 예제

1. 미세먼지 농도가 80 초과 지역만 뽑아보자!

dusts = {'서울': 72, '대전': 82, '구미': 29, '광주': 45, '중국': 200}

result = {
    location:dust for location, dust in dusts.items() 
           if dust > 80
    }

print(result) # {'대전': 82, '중국': 200}

2. 미세먼지 농도가 80초과는 나쁨, 80이하는 보통으로 하는 value를 가지도록 바꿔보자.

dusts = {'서울': 72, '대전': 82, '구미': 29, '광주': 45, '중국': 200}

result = {loc:'나쁨' if dust > 80 else '보통' 
          for loc, dust in dusts.items()}

print(result)

{'서울': '보통', '대전': '나쁨', '구미': '보통', '광주': '보통', '중국': '나쁨'}

3. elif 도 사용할 수 있다. (if else 열거)

result = {key:'매우나쁨' if value > 150 else '나쁨' 
              if value > 80 else '보통'
              if value > 30 else '좋음'
              for key, value in dusts.items()}

print(resut)

{'서울': '보통', '대전': '나쁨', '구미': '좋음', '광주': '보통', '중국': '매우나쁨'}