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Python 中的嵌套列表理解
原文：https://www.pythonforbeginners.com/lists/nested-list-comprehensions-in-python
Python 吸引程序员的一个方法是鼓励优雅、易读的代码。它通过各种功能做到这一点，包括列表理解。
编写更高效的代码有助于程序员节省时间和精力。Python 中的列表理解通过简化在 Python 中执行复杂语句所需的语法来实现这一目标。
嵌套列表理解更进一步，允许 Python 在一行代码中创建一个列表列表。这是一个强大而灵活的特性，通常用于生成矩阵。
为什么使用列表理解？
列表理解是一个有吸引力的特性，因为它可以节省程序员的时间和精力。简化语法意味着编码人员可以用更少的代码完成复杂的操作。
因为列表理解语句被简化了，它们通常更容易阅读。
使用列表理解的优势包括:
- 通常更容易阅读和维护
- 需要编写更少的代码
- 强大而灵活的功能
- 性能优于循环
然而，在每一种情况下，使用列表理解并不会使事情变得更容易。这就是为什么我们要深入研究一些何时以及如何使用这个流行的 Python 特性的例子。
如何使用嵌套列表理解
Python 中的列表理解使用表示，使用关键字中的*。这些关键字告诉 Python 我们想要在一个 iterable 上循环并对结果做一些事情。为了完成列表理解，我们需要一组方括号内的语句。*
基本列表理解语法:
new_list = [expression for item in list]
表达式:该表达式用于修改报表中的各项。 **项:**可迭代 **列表中的元素:**可迭代对象。
嵌套列表理解语法:
new_list = [[expression for item in list] for item in list]
可重复的
使用 range() 函数生成 iterable 是 Python 中的一种常见技术。iterable 是一个可以迭代的 Python 对象，比如一个列表。
我们将使用 range()来构造 for 循环，我们可以用它来构建矩阵。
用 Python 构建矩阵
我们可以使用嵌套的方括号在 Python 中构建一个矩阵。在这个例子中，你可以看到我们正在创建一个列表列表。通过将三个不同的列表包装在另一个列表中，我们可以构建一个 Python 列表。
示例 1:一个基本的 Python 矩阵
# create a list of lists
matrix = [[0,1,2],[0,1,2],[0,1,2]]
print(matrix)
输出
[[0, 1, 2], [0, 1, 2], [0, 1, 2]]
或者，可以用一对嵌套的 for 循环和 append() 方法创建一个矩阵。
示例 2:使用 for 循环创建矩阵
matrix = []
for y in range(3):
matrix.append([])
for x in range(3):
matrix[y].append(x)
print(matrix)
输出
[[0, 1, 2], [0, 1, 2], [0, 1, 2]]
最后，我们将使用 Python 列表理解创建一个矩阵。list comprehension 语句使用嵌套括号、 range() 函数以及关键字表示和中的来构造语句。
matrix = [[x for x in range(3)] for y in range(3)]
print(matrix)
输出
[[0, 1, 2], [0, 1, 2], [0, 1, 2]]
如您所见，list comprehension 语句比构造矩阵的 double for 循环方法占用更少的空间。
在每个示例中，输出都是相同的。每种技术都可以用来创建相同的 Python 列表。
然而，使用嵌套列表方法，我们只需要一行代码就可以获得想要的结果。我们使用的方法就像嵌套循环一样灵活，这种方法读写起来很麻烦。
运用列表理解的例子
让我们用列表理解来创建一个井字游戏板。大多数人都熟悉井字游戏。但如果你一直生活在岩石下，这是一个简单的领土游戏。
一个基本的井字游戏棋盘是一个 3×3 的正方形网格。我们可以用列表理解来创建游戏板，在每个方格中填入一个空格。
示例 3:构建井字游戏棋盘
tic_tac_toe_board = [[' ' for x in range(3)] for y in range(3)]
def PrintMatrix(matrix):
for row in range(len(matrix)):
print(matrix[row])
PrintMatrix(tic_tac_toe_board)
输出
[' ', ' ', ' ']
[' ', ' ', ' ']
[' ', ' ', ' ']
我们可以使用列表符号在游戏板上放置一个“X”。
tic_tac_toe_board[1][1] = 'X'
PrintMatrix(tic_tac_toe_board)
输出
[' ', ' ', ' ']
[' ', 'X', ' ']
[' ', ' ', ' ']
从序列创建矩阵
使用列表理解可以将一系列数字转化为矩阵。通过操作列表理解语句的表达式部分，生成的矩阵中的每一项都将被修改。
我们将让矩阵存储一系列数字 0-8，均匀地分成三行。
示例 4:使用表达式
matrix = [[x+(y*3) for x in range(3)] for y in range(3)]
print(matrix)
输出
[[0, 1, 2], [3, 4, 5], [6, 7, 8]]
转置嵌套列表
我们可以使用 Python 列表理解来转置一个矩阵。要转置一个矩阵，我们需要把每一行变成一列。
示例 5:转置矩阵
matrix = [[1,2,3],
[4,5,6],
[7,8,9]]
transposed = [[x[y] for x in matrix] for y in range(len(matrix))]
print(transposed)
输出
[1, 4, 7]
[2, 5, 8]
[3, 6, 9]
过滤嵌套列表理解语句
我们可以为列表理解提供一个条件，作为结果的过滤器。只有符合条件标准的项目才会被接受。
**条件:**选择满足条件标准的元素。
使用条件，我们可以告诉 Python 我们只对列表中的特定元素感兴趣。选择哪些元素将取决于所提供的条件。
例如，我们可以为列表理解提供一个只选择偶数的条件。
示例 6:过滤偶数矩阵
matrix = [x for x in range(1,10) if x%2 == 0]
print(matrix)
输出
[2, 4, 6, 8]]
此外，通过嵌套列表理解，我们可以创建一个偶数矩阵。
matrix = [[x for x in range(1,10) if x%2 == 0] for y in range(2)]
print(matrix)
输出
[[2, 4, 6, 8], [2, 4, 6, 8]]
展平嵌套列表
也许我们需要将一个矩阵简化成一个列表。这在计算机图形和图像处理中有时是必要的。
我们可以在 Python 中使用列表理解来做到这一点。通过调整语句中的表达式，我们可以告诉 Python 展平原始的多维列表。
例子 7:从二维走向一维
matrix = [[1,2,3],
[4,5,6],
[7,8,9]]
# welcome to Flatland
flat = [x for row in matrix for x in row]
print(flat)
输出
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
让我们仔细看看这个语句:flat =[x for row in matrix for x in row]。很困惑，对吧？虽然该语句是比 for 循环更有效的展平矩阵的方式，但这是列表理解可能比它的对应物更难理解的一种情况。
下面是如何使用 for 循环和 append() 方法展平列表的方法。
示例 8:平铺列表列表
list = []
for row in matrix:
for x in row:
list.append(x)
print(list)
输出
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
作为一名程序员，决定什么时候使用列表理解取决于你。风格和技巧往往是主观的。重要的是你要有意识地努力改进你的代码，让它更容易理解。
用 Python 编写列表理解语句的技巧
Python 提供了列表理解，作为创建简洁、易读的代码的一种方式。为此，我们在 Python 中加入了一个简短的使用列表理解的技巧列表。
- 列表理解比使用标准 for 循环更有效。
- 以优雅代码的名义，我们应该保持列表理解语句简短。
- 使用条件增加列表理解表达式的灵活性。
- 列表理解非常适合创建矩阵。
什么时候使用列表理解没有固定的规则。您应该将其视为 Python 工具箱中的另一个工具，可以节省您的时间和精力。随着您的进步，学习何时使用列表理解来改进您的代码将变得更加明显。
结论
列表理解是 Python 的一个与众不同的特性，可以帮助编码人员编写优雅且易于理解的程序。使用列表理解不仅节省了代码行，而且通常比其他方法更容易阅读。
虽然列表理解通常被认为比其他方法更“Pythonic 化”，例如对于循环，但这不一定是真的。Python 代码是为灵活性和效率而设计的。Python 中的每个工具都有其优点和缺点。
为了充分理解 Python 列表，我们可以添加一个条件来过滤结果。使用过滤器增加了列表理解表达式的灵活性。
如果你渴望学习更多的 Python，我们也希望如此，这里有一些额外的链接，可以帮助你成为一名编程爱好者。
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