5.4 リストと配列

# リスト‥‥整数型のみ
list1 = [0, 1, 2, 3, 4]
print(list1)

# リスト‥‥複数のデータ型が混在
list2 = [1, "abc", 3.13, "あいうえお", list1]
print(list2)

# リストの4番目（インデックス3）
print(list1[3])

# リストの4番目（インデックス3）
index = 3
print(list2[index])

# 入れ子になったリスト
print(list2[4][2])

# リスト
list1 = [0, 1, 2, 3, 4]
print(list1)

# in演算子
a = 3
print(a in list1)

# for文のin‥‥要素を順に取り出す
for i in list1:
	print(i)

# リスト
list1 = [0, 1, 2, 3, 4]
print(list1)

# indexメソッド
a = 3
i = list1.index(a)
print(i)

b = 5
i = list1.index(b)
print(i)

# リスト
list1 = [0, 1, 2, 3, 4]
print(list1)

# len関数
l = len(list1)
print(l)

# リスト
list1 = [0, 1, 2, 3, 4]
print(list1)

# appendメソッド‥‥要素を1つ追加
list1.append(6)
print(list1)

# appendメソッド‥‥要素を1つ追加
a = 9
list1.append(a)
print(list1)

# appendメソッド‥‥リストを追加
list2 = [10, 11, 12]
list1.append(list2)
print(list1)

# extendメソッド‥‥リストを追加
list3 = [20, 21, 22]
list1.extend(list3)
print(list1)

# リスト
list1 = [0, 1, 2, 3, 4]
print(list1)

# insertメソッド‥‥要素を途中に追加
list1.insert(2, "x")
print(list1)

# insertメソッド‥‥先頭にリストを追加
list2 = [11, 12, 13]
list1.insert(0, list2)
print(list1)

# リスト
list1 = [0, 1, 2, 3, 4]
print(list1)

# リストの複製？
list2 = list1
list2.append(6)
print(list2)

print(list1)

# リスト
list1 = [0, 1, 2, 3, 4]
print(list1)

# リストの複製‥‥copyメソッド
list2 = list1.copy()
list2.append(6)
print(list2)

print(list1)

# リスト
list1 = [0, 1, 2, 3, 4]
print(list1)

# リストのスライス
list2 = list1[2:4]
print(list2)

# 要素の追加
list2.append(6)
print(list2)

print(list1)

# リスト
list1 = [0, 1, 2, 3, 4]
print(list1)

# 指定した要素の削除
index = 2
list1.pop(index)
print(list1)

# 末尾の要素を削除
list1.pop()
print(list1)

# 後ろから指定した要素を削除
index = -2
list1.pop(index)
print(list1)

# リスト
list1 = [0, 1, 2, 3, 4]
print(list1)

# 指定した要素の削除
index = 2
del list1[index]
print(list1)

# 指定する範囲の要素を削除
idx0 = 2
idx1 = 4
del list1[slice(idx0, idx1)]
print(list1)

def sumNaturalNumbers3(a, b):
	"""aからbまでの自然数の和を求めるユーザー関数（リスト版）
	
	Args:
		a(int): 開始値
		b(int): 終了値
	
	Returns:
		int 合計値
	"""
	if a > b:
		raise ValueError("開始値は終了値以下にしてください")
	list1 = list(range(a, b + 1))	# リスト化
	return sum(list1)

# リスト‥‥整数型のみ
list1 = [0, 1, 2, 3, 4]
print(list1)

# 最小値
print(min(list1))

# 最大値
print(max(list1))

import random

# スート S:spade, H:heart, D:diamond, C:clubの略記とする
suits = [ "S", "H", "D", "C" ]

# 山札(list)
stocks = []
for s in suits:
	for i in range(1, 14):
		stocks.append(f"{s}{i:02}")

# カードの最初の5枚を表示
print(stocks[:5])

# カードをシャフルして最初の5枚を表示
random.shuffle(stocks)
print(stocks[:5])	# 再び山札の最初の5枚を表示

# 山札から5枚取り出して手札handsに加える
n = slice(None, 5)
hands = stocks[n]
print(hands)

# 山札から5枚を削除する
del stocks[n]

# 手札を3枚捨てて山札から3枚取って加える
n = slice(None, 3)
del hands[n]
hands.extend(stocks[n])
del stocks[n]
print(hands)

# 手札をソートする
hands.sort()
print(hands)

from array import array

# 配列を生成する
array1 = array("b", range(1, 10))
print(array1)

# 要素を加える
array1.append(10)
print(array1)

# 合計を計算する
print(sum(array1))

# 要素を加える
array1.append(10)
print(array1)

# 合計を計算する
print(sum(array1))

from array import array
import random
import time

# 同じ値と順序で、maxだけの時間を比較する。
n = 1000000
cnt = 10
time1 = 0
time2 = 0
for i in range(cnt):
    list1 = list(range(1, n + 1))
    random.shuffle(list1)
    array1 = array("L", list1)
    # 測定順による影響を減らすため、順序を交互にする。
    datasets = [("list", list1), ("array", array1)]
    if i % 2:
        datasets.reverse()
    for kind, values in datasets:
        start = time.perf_counter()
        result = max(values)
        elapsed = time.perf_counter() - start
        assert result == n
        if kind == "list":
            time1 += elapsed
        else:
            time2 += elapsed
    # 次の測定前に参照を解放する。
    del list1, array1, datasets, values
print(f"リスト = {time1 / cnt:.5f}秒")
print(f"配列 = {time2 / cnt:.5f}秒")
print("この条件でのmaxの比較です。生成・変換・シャフルの時間は含みません。")

import time

# 探索範囲の最小値
RANGE_MIN = 2;
# 探索範囲の最大値
RANGE_MAX = 100000

def isPerfectNumber1(num):
	"""完全数かどうかを判定する．
	
	Args:
		num(int): 判定する値
	
	Returns:
		bool: true:完全数である / false:完全数ではない
	"""
	if num < 2:
		return False
	sum = 0;

	# 自分自身以外の約数の和を求める
	for i in range(1, num):
		if (num % i == 0):
			sum += i

	# 和が元の数と等しければ完全数
	return sum == num;

def findPerfectNumbers1(min, max):
	"""完全数を求める．

	Args:
		min(int): 探索範囲の最小値
		max(int): 探索範囲の最大値
	
	Returns:
		list: 完全数のリスト
	"""
	perfectNumbers = []		# 完全数を格納するリスト

	for i in range(min, max + 1):
		if (isPerfectNumber1(i)):
			perfectNumbers.append(i);

	return perfectNumbers;

# メイン・プログラム =======================================================
# 計算開始時刻
startTime = time.monotonic()

# 完全数を求める
perfectNumbers = findPerfectNumbers1(RANGE_MIN, RANGE_MAX)

# 計算終了時刻
finishTime = time.monotonic()

# 完全数を画面に表示する．
for val in perfectNumbers:
	print(f"{val:,}")

# 計算時間
print("計算時間 : " + format((finishTime - startTime), f".3f") + "秒")

import time
import numpy as np
from math import isqrt

# 探索範囲の最小値
RANGE_MIN = 2;
# 探索範囲の最大値
RANGE_MAX = 100000

def isPerfectNumber2(num):
	"""完全数かどうかを判定する．
	
	Args:
		num(int): 判定する値
	
	Returns:
		bool: true:完全数である / false:完全数ではない
	"""
	if num < 2:
		return False
	
	# 自分自身以外の約数の和を求める
	divisors = np.arange(1, isqrt(num) + 1)
	sumDiv = np.sum(divisors[num % divisors == 0])
	# 約数のペアを加える（1の相手は自分自身、平方根は重複するので除く）
	sumDiv += np.sum(num // divisors[(num % divisors == 0) & (divisors != 1) & (divisors * divisors != num)]) 

	return sumDiv == num

def findPerfectNumbers2(min, max):
	"""完全数を求める．

	Args:
		min(int): 探索範囲の最小値
		max(int): 探索範囲の最大値
	
	Returns:
		list: 完全数のリスト
	"""
	perfectNumbers = []		# 完全数を格納するリスト

	for i in range(min, max + 1):
		if (isPerfectNumber2(i)):
			perfectNumbers.append(i);

	return perfectNumbers;

# メイン・プログラム =======================================================
# 計算開始時刻
startTime = time.monotonic()

# 完全数を求める
perfectNumbers = findPerfectNumbers2(RANGE_MIN, RANGE_MAX)

# 計算終了時刻
finishTime = time.monotonic()

# 完全数を画面に表示する．
for val in perfectNumbers:
	print(f"{val:,}")

# 計算時間
print("計算時間 : " + format((finishTime - startTime), f".3f") + "秒")

import time
import math

# 探索範囲の最小値
RANGE_MIN = 2;
# 探索範囲の最大値
RANGE_MAX = 100000

def isPrime(num):
	"""素数かどうかを判定する．
	
	Args:
		num(int): 判定する値
	
	Returns:
		bool: true:素数である / false:素数ではない
	"""
	if num < 2:
		return False
	
	for i in range(2, math.isqrt(num) + 1):
		if (num % i == 0):
			return False;
	
	return True

def isMersennePrime(p):
	"""メルセンヌ素数かどうかを判定する．
	
	Args:
		p(int): 判定する2のべき乗値
	
	Returns:
		bool: true:メルセンヌ素数である / false:メルセンヌ素数ではない
	"""
	mersenneNumber = 2 ** p - 1

	return isPrime(mersenneNumber)

def findPerfectNumbers3(min, max):
	"""完全数を求める．
	
	Args:
		min(int): 探索範囲の最小値
		max(int): 探索範囲の最大値
	
	Returns:
		list: 完全数のリスト
	"""
	perfectNumbers = []		# 完全数を格納するリスト

	if (min < 2):
		min = 2

	p = 2
	while True:
		num = (2 ** (p - 1)) * ((2 ** p) - 1)
		if num > max:
			break
		if num >= min and isMersennePrime(p):
			perfectNumbers.append(num)
		p += 1
	
	return perfectNumbers

# メイン・プログラム =======================================================
# 計算開始時刻
startTime = time.monotonic()

# 完全数を求める
perfectNumbers = findPerfectNumbers3(RANGE_MIN, RANGE_MAX)

# 計算終了時刻
finishTime = time.monotonic()

# 完全数を画面に表示する．
for val in perfectNumbers:
	print(f"{val:,}")

# 計算時間
print("計算時間 : " + format((finishTime - startTime), f".3f") + "秒")