Exkurs - Listen als Objekte

Objekte mit vordefinierten Operationen

Listen sind - in Python - Objekte der Klasse list. Listen bringen daher eine Reihe vordefinierter Operationen (man sagt auch Methoden) zur Verarbeitung mit. Das folgende Klassendiagramm zeigt einiger dieser Operationen.

Im folgenden Python-Dialog werden diese Operationen benutzt.

>>> listeAdressen = [
    'amueller@gmx.de',
    'carla2@hotmail.org',
    'herbert.fluhr@web.de',
    'petra@dahm.de',
    'ewen@t-online.de',
    't_schmidt@web.de',
    'nicole.weber@gmx.de'
    ]
>>> listeAdressen.append('tom.brand@schule.de')
>>> listeAdressen
['amueller@gmx.de', 'carla2@hotmail.org', 'herbert.fluhr@web.de', 'petra@dahm.de', 
'ewen@t-online.de', 't_schmidt@web.de', 'nicole.weber@gmx.de', 'tom.brand@schule.de']
>>> listeAdressen.insert(3, 'katrin12@yahoo.com')
>>> listeAdressen
['amueller@gmx.de', 'carla2@hotmail.org', 'herbert.fluhr@web.de', 'katrin12@yahoo.com', 
'petra@dahm.de', 'ewen@t-online.de', 't_schmidt@web.de', 'nicole.weber@gmx.de', 'tom.brand@schule.de']
>>> listeAdressen.remove('carla2@hotmail.org')
>>> listeAdressen
['amueller@gmx.de', 'herbert.fluhr@web.de', 'katrin12@yahoo.com', 'petra@dahm.de', 
'ewen@t-online.de', 't_schmidt@web.de', 'nicole.weber@gmx.de', 'tom.brand@schule.de']
>>> listeAdressen.extend(['carla2@hotmail.org', 'carl3@hotmail.org'])
>>> listeAdressen
['amueller@gmx.de', 'herbert.fluhr@web.de', 'katrin12@yahoo.com', 'petra@dahm.de', 
'ewen@t-online.de', 't_schmidt@web.de', 'nicole.weber@gmx.de', 'tom.brand@schule.de', 
'carla2@hotmail.org', 'carl3@hotmail.org']

Beachte die Schreibweise liste.operation, die typisch für die Aktivierung einer Operation bei einem Objekt ist.

Aufgabe 1

Teste die gezeigten Listenoperationen mit selbst gewählten Daten.

Veränderung bestehender Listenobjekte / Erzeugung neuer Listenobjekte

Beim Aufruf einer vordefinierten Listenoperation wird der Wert eines Listenobjekts evtl. verändert, das Objekt selbst behält aber seine Identität (bzw. seine Adresse im Speicher).

>>> liste = ['a', 'b']
>>> liste
['a', 'b']
>>> id(liste)
20306640
>>> liste.append('c')
>>> liste
['a', 'b', 'c']
>>> id(liste)
20306640

Entsprechendes gilt für Zuweisungen der Gestalt liste[i] = .... Solche Zuweisungen verändern den Wert des von liste verwalteten Listenobjekts. Das Listenobjekt selbst bewahrt aber seine Identität, wie der folgende Python-Dialog zeigt.

>>> liste = ['a', 'b']
>>> liste
['a', 'b']
>>> id(liste)
20306120
>>> liste[0] = 'c'
>>> liste
['c', 'b']
>>> id(liste)
20306120

Anders verhält es sich, wenn man Listen mit dem Konkatenationsoperator oder mit dem Teillistenoperator bildet. Hier werden jeweils neue Listenobjekte erzeugt.

>>> liste = ['a', 'b']
>>> liste
['a', 'b']
>>> id(liste)
10126560
>>> liste + ['c']
['a', 'b', 'c']
>>> id(liste + ['c'])
20307000
>>> liste
['a', 'b']
>>> id(liste)
10126560
>>> liste[0:2]
['a', 'b']
>>> id(liste[0:2])
19981656
>>> liste
['a', 'b']
>>> id(liste)
10126560

Aufgabe 2

Führe selbst entsprechende Experimente durch.

Listenoperationen - funktional oder objektorientiert

Wir betrachten noch einmal die selbst definierte Funktion mitElementMitIndex, die im Wesentlichen dasselbe leistet wie die vordefinierte Listenoperation insert.

Diese Funktion mitElementMitIndex lässt sich z.B. so definieren:

def mitElementMitIndex(element, index, liste):

    """
    >>> mitElementMitIndex(3, 2, [25, 40, 44, 1, 45, 21])
    [25, 40, 3, 44, 1, 45, 21]
    >>> mitElementMitIndex(3, 6, [25, 40, 44, 1, 45, 21])
    [25, 40, 44, 1, 45, 21, 3]
    >>> mitElementMitIndex(3, 10, [25, 40, 44, 1, 45, 21])
    [25, 40, 44, 1, 45, 21]
    """
    
    listeBisIndex = liste[:index]
    listeAbIndex = liste[index:]
    if index <= len(liste):
        neueListe = listeBisIndex + [element] + listeAbIndex
    else:
        neueListe = liste
    return neueListe

Unterschiede zwischen der selbstdefinierten Funktion mitElementMitIndex und der vordefinierten Listenoperation insert zeigen sich bei ihrer Verwendung.

Funktionale Listenverarbeitung mit der Funktion mitElementMitIndex:

>>> liste = [25, 40, 44, 1, 45, 21]
>>> id(liste)
20819000
>>> liste = mitElementMitIndex(3, 2, [25, 40, 44, 1, 45, 21])
>>> liste
[25, 40, 3, 44, 1, 45, 21]
>>> id(liste)
20306360

Objektorientierte Listenverarbeitung mit der Listenoperation insert:

>>> liste = [25, 40, 44, 1, 45, 21]
>>> id(liste)
20818760
>>> liste.insert(2, 3)
>>> liste
[25, 40, 3, 44, 1, 45, 21]
>>> id(liste)
20818760

Aufgabe 3

Beschreibe und erläutere sämtliche Unterschiede zwischen den beiden Listenverarbeitungsoperationen.