[python] 2차원 리스트 생성 및 입력 받기, 원하는 값 찾기, 탐색, 전치 행렬

'본 포스팅은 글쓴이 개인의 공부 목적이므로, 틀린 부분이 있다면 댓글로 달아주시면 감사하겠습니다.'

 

오늘은 2차원 리스트에 대해 알아보겠다.

1. 2차원 리스트의 구조

2차원 리스트는 1차원 리스트를 묶어놓은 구조로,

많이 사용되는 자료구조 중 하나이다.

 

2차원 리스트의 선언은 세로길이(행의 개수), 가로길이(열의 개수)를 필요로 한다.

  ex) 2행 4열의 2차원 리스트

      a=[[0,1,2,3],[4,5,6,7]]

0	1	2	3
4	5	6	7

이제 리스트를 선언하고 초기화 하는 방법에 대해 알아보자.

 

2. 리스트 초기화

arr=[0,0,0,0,0]
arr=[0]*5
arr=[i for i in range(2,9) if i%2==0] #[2,4,6,8]

brr=[[1,2,3],[1,2,3],[1,2,3]]
brr=[[1,2,3]]*3
brr=[[1,2,3] for i in range(3)]
brr=[[i,j] for i in range(3) for j in range(2)] #[[0,0],[0,1],[1,0],[1,1],[2,0],[2,1]]

1차원 리스트 arr는 1~3줄과 같은 여러 가지 방법으로 초기화 및 선언이 가능하다.

특히 3째 줄과 같은 경우에는 python에서 리스트를 생성할 때 편리하게 사용할 수 있는

'List Comprehension'이라는 방법을 사용하였다.

     ** List Comprehension이란, [출력표현식 for 요소 in 입력Sequence [if 조건식]]과 같은 문법을 가지며

        '입력 sequence 안의 요소 중 if 조건식에 해당하는 출력표현식'을 리스트 형태로 빌드하는 것이라고

        해석할 수 있다. 더욱 자세한 내용은 아래의 링크를 참조하자.

2020/01/30 - [Algorithm Study] - [python] List Comprehension과 Generator Expression

[python] List Comprehension과 Generator Expression

 

2차원 리스트 brr 또한 5~8줄과 같은 여러 가지 방법으로 초기화 및 선언이 가능하다.

8째 줄의 경우에도 list comprehension을 사용하였다. 해석하자면, 0부터 2까지의 i와 0부터 1까지의 j로 만들 수 있는 [i,j]를 요소로 가지는 리스트를 brr로 빌드한 것이다.

 

이처럼 직접 타이핑하여 2차원 리스트를 선언 및 초기화하는 방법이 있다면,

데이터를 입력받아 2차원 리스트를 생성할 수도 있다.

 

3. 2차원 리스트 입력 받기

3 4 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0

위와 같이 첫째 줄에 2차원 리스트의 행과 열이 주어지고, 둘째 줄부터 행렬의 데이터가 주어질 경우,

n,m=map(int, input().split())

#1
mylist=[0 for _ in range(n)]

for i in range(n):
    mylist[i]=list(map(int, input().split()))


#2
mylist=[]
for i in range(n):
    mylist.append(list(map(int, input().split())))


#3
mylist=[list(map(int, input().split())) for _ in range(n)]

먼저 input()함수로 입력받은 값을 split()로 쪼개고, map함수를 이용하여 int 자료형으로 변환하여 변수 n과 m에 담는다. (n=3, m=4)

이제 3가지 방법으로 2차원 리스트를 만들 수 있다.

 

#1

1차원 리스트인 mylist에 행의 개수(n)만큼의 0으로 채운다.

그다음 n번의 for문을 통해 한 줄씩 input값으로 받아서 mylist에 채워져있는 0을 입력받은 값으로 대체한다.

이 때도 map함수를 통해 int형으로 변환해준다.

 

#2

비어있는 1차원 리스트인 mylist를 선언하고,

n번의 for문을 통해 한 줄씩 입력받은 값을 mylist에 추가하는 방식이다.

append를 통해 한 줄씩 순서대로 리스트의 원소로 추가한다.

 

#3

위에 나온 선언, 초기화, 입력받고, 원소로 추가하는 방법을 한 줄로 축약한 것이다.

앞서 나왔던 list comprehension을 통해 mylist의 원소가 될 형식을 list(map(int, input().split())) 로 지정해주고,

n번만큼 시행한다.

 

위 방법 중 어느 방법을 쓰더라도, 아래와 같이 mylist가 생성된다.

 

4. 2차원 리스트에서 원하는 데이터의 위치 찾기

 

그렇다면 2차원 리스트에서 원하는 데이터 [행, 열]의 위치를 찾고 싶으면 어떻게 해야될까?

n,m=map(int, input().split())

#1
newlist=[]
mylist=[0 for _ in range(n)]
for i in range(n):
    mylist[i]=list(map(int, input().split()))
    for j in range(m):
        if mylist[i][j]==1:
            newlist.append([i,j])

#2
mylist=[list(map(int, input().split())) for _ in range(n)]
newlist=[(i,j) for i in range(n) for j in range(m) if mylist[i][j]==1]

위 코드는 2차원 리스트를 입력받고, 1이 입력된 [행, 열]의 위치를 찾는 두가지 방법을 써놓은 것이다.

 

#1

첫번째 방법은 for문을 이용해 일일이 비교하는 것이다.

먼저 newlist라는 새로운 리스트를 생성한다. 이 리스트에는 우리가 원하는 결과인 1이 입력된 [행, 열]의 위치를 넣을 것이다.

그리고 중첩 for문을 통해 i는 0부터 n-1까지(행의 개수만큼), j는 0부터 m-1까지(열의 개수만큼) 돌아가며 

mylist에 입력값을 넣고, 그 입력값에 1과 일치하는 값이 있는지 확인한다.

1과 일치하는 값이 있을 경우, newlist에 그 값의 위치인 [i, j]를 추가한다.

 

#2

두번째 방법은 List Comprehension을 이용하는 것이다. 

[(i,j) for i in range(n) for j in range(m) if mylist[i][j]==1] 를 해석해보자면, 

mylist의 원소 중, mylist[i][j]의 값이 1일 경우에는 (i, j)를 원소로 추가한다. (이 때, i는 0~n-1, j는 0~m-1)

 

5. 한 좌표의 상하좌우값 탐색

 

2차원 리스트의 한 좌표에서 인접 리스트 요소(상하좌우 값)를 탐색하고 싶을 때 사용하는 방법은 다음과 같다.

dx=[0,0,-1,1] #상하좌우
dy=[-1,1,0,0]
#델타 값을 이용하여 특정 원소의 상하좌우에 위치한 원소에 접근할 수 있음

for x in range(len(arr)):
    for y in range(len(arr[x])):
        for i in range(4):
            testX=x+dx[i]
            testY=y+dy[i]
            print(arr[testX][testY])

델타 값(dx, dy)은 한 좌표에서 네 방향의 좌표와 x, y의 차이를 저장한 리스트이다.

델타 값을 이용하여 특정 원소의 상하좌우에 위치한 원소에 접근할 수 있다.

 

    ** 2차원 리스트의 가장자리 원소들은 상하좌우 네 방향에 원소가 존재하지 않을 경우가 있으므로, 

        Index를 체크하거나 Index의 범위를 제한해야 한다.

 

6. 전치 행렬

 

전치 행렬이란 행과 열의 값이 반대인 행렬을 의미한다.

예를들어

1	2	3
4	5	6
7	8	9

의 전치 행렬은

1	4	7
2	5	8
3	6	9

이다.

쉽게 생각하면, 1 5 9의 대각선을 기준으로 접어서 맞닿는 부분의 값을 교환한 것이라고 생각하면 된다.

전치 행렬을 구현하는 코드는 다음과 같다.

arr=[[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]]

for i in range(3):
    for j in range(3):
        if i<j:
            arr[i][j], arr[j][i]==arr[j][i], arr[i][j]

2차원 행렬인 arr의 행(i) 열(j)의 좌표를 바꾸어 값을 교환하면 된다.