Python列表推導式和嵌套的列表推導式

列表推導式提供了一個更簡單的創建列表的方法。常見的用法是把某種操作應用於序列或可迭代對象的每個元素上，然后使用其結果來創建列表，或者通過滿足某些特定條件元素來創建子序列。

例如，假設我們想創建一個平方列表，像這樣

>>> squares = []
>>> for x in range(10):
...     squares.append(x**2)
...
>>> squares
[0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

 

注意這里創建（或被重寫）的名為 x 的變量在for循環后仍然存在。我們可以計算平方列表的值而不會產生任何副作用

squares = list(map(lambda x: x**2, range(10)))

 

或者，等價於

squares = [x**2 for x in range(10)]

 

上面這種寫法更加簡潔易讀。

Python列表推導式的結構是由一對方括號所包含的以下內容：一個表達式，后面跟一個 for 子句，然后是零個或多個 for或 if 子句。 其結果將是一個新列表，由對表達式依據后面的 for 和 if 子句的內容進行求值計算而得出。 舉例來說，以下列表推導式會將兩個列表中不相等的元素組合起來:

>>> [(x, y) for x in [1,2,3] for y in [3,1,4] if x != y]
[(1, 3), (1, 4), (2, 3), (2, 1), (2, 4), (3, 1), (3, 4)]

而它等價於

>>> combs = []
>>> for x in [1,2,3]:
...     for y in [3,1,4]:
...         if x != y:
...             combs.append((x, y))
...
>>> combs
[(1, 3), (1, 4), (2, 3), (2, 1), (2, 4), (3, 1), (3, 4)]

注意在上面兩個代碼片段中， for 和 if 的順序是相同的。

如果表達式是一個Python元組（例如上面的 (x, y)），那么就必須加上括號

>>>

>>> vec = [-4, -2, 0, 2, 4]
>>> # create a new list with the values doubled
>>> [x*2 for x in vec]
[-8, -4, 0, 4, 8]
>>> # filter the list to exclude negative numbers
>>> [x for x in vec if x >= 0]
[0, 2, 4]
>>> # apply a function to all the elements
>>> [abs(x) for x in vec]
[4, 2, 0, 2, 4]
>>> # call a method on each element
>>> freshfruit = ['  banana', '  loganberry ', 'passion fruit  ']
>>> [weapon.strip() for weapon in freshfruit]
['banana', 'loganberry', 'passion fruit']
>>> # create a list of 2-tuples like (number, square)
>>> [(x, x**2) for x in range(6)]
[(0, 0), (1, 1), (2, 4), (3, 9), (4, 16), (5, 25)]
>>> # the tuple must be parenthesized, otherwise an error is raised
>>> [x, x**2 for x in range(6)]
  File "<stdin>", line 1, in <module>
    [x, x**2 for x in range(6)]
               ^
SyntaxError: invalid syntax
>>> # flatten a list using a listcomp with two 'for'
>>> vec = [[1,2,3], [4,5,6], [7,8,9]]
>>> [num for elem in vec for num in elem]
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

 

列表推導式可以使用復雜的表達式和嵌套函數

>>> from math import pi
>>> [str(round(pi, i)) for i in range(1, 6)]
['3.1', '3.14', '3.142', '3.1416', '3.14159']

嵌套的列表推導式

列表推導式中的初始表達式可以是任何表達式，包括另一個列表推導式。

考慮下面這個 3x4的矩陣，它由3個長度為4的列表組成

>>> matrix = [
...     [1, 2, 3, 4],
...     [5, 6, 7, 8],
...     [9, 10, 11, 12],
... ]

 

下面的列表推導式將交換其行和列

>>> [[row[i] for row in matrix] for i in range(4)]
[[1, 5, 9], [2, 6, 10], [3, 7, 11], [4, 8, 12]]

如上節所示，嵌套的列表推導式是基於跟隨其后的 for 進行求值的，所以這個例子等價於:

>>> transposed = []
>>> for i in range(4):
...     transposed.append([row[i] for row in matrix])
...
>>> transposed
[[1, 5, 9], [2, 6, 10], [3, 7, 11], [4, 8, 12]]

反過來說，也等價於

>>> transposed = []
>>> for i in range(4):
...     # the following 3 lines implement the nested listcomp
...     transposed_row = []
...     for row in matrix:
...         transposed_row.append(row[i])
...     transposed.append(transposed_row)
...
>>> transposed
[[1, 5, 9], [2, 6, 10], [3, 7, 11], [4, 8, 12]]

實際應用中，你應該會更喜歡使用內置函數去組成復雜的流程語句。 zip() 函數將會很好地處理這種情況

>>> list(zip(*matrix))
[(1, 5, 9), (2, 6, 10), (3, 7, 11), (4, 8, 12)]