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Python 列表理解:示例教程

原文:https://python.land/deep-dives/list-comprehension

数学中有一个概念叫做集合构造符号，也叫集合理解。受这一原则的启发，Python 提供了列表理解。事实上，Python 列表理解是该语言的定义特性之一。它允许我们创建简洁、可读的代码，胜过那些丑陋的替代方法，比如 for 循环或使用map()。

我们先来看看最广为人知的类型:列表理解。一旦我们很好地掌握了它们是如何工作的，你还将学习集合理解和词典理解。

什么是列表理解？
列表理解的例子
更高级的例子
其他理解

什么是列表理解？

Python 列表理解是一种语言结构。它用于基于现有列表创建一个 Python 列表。听起来有点模糊，但在几个例子之后，那‘啊哈！’相信我，那一刻会到来的。

列表理解的基本语法是:

[ <expression> for item in list if <conditional> ]

“如果”部分是可选的，您很快就会发现。然而，我们确实需要一个列表来开始。或者，更具体地说，任何可以被迭代的东西。我们将使用 Python 的range()函数，它是一种特殊类型的迭代器，称为生成器:它在每次迭代中生成一个新数字。

列表理解的例子

理论到此为止，让我们看看最基本的例子，我鼓励你启动一个 Python REPL 来亲自尝试一下:

>>> [x for x in range(1, 5)]
[1, 2, 3, 4]

一些观察结果:

expression部分就是x
我们使用 range()函数代替列表。我们也可以使用[1, 2, 3, 4],但是使用 range()更有效，对于更长的范围需要更少的输入。

结果是从 range() 获得的元素列表。不是很有用，但是我们确实创建了我们的第一个 Python 列表理解。我们也可以使用:

>>> list(range(1,5))
[1, 2, 3, 4]

因此，让我们加入 if 语句，使它更有用:

>>> [x for x in range(1,10) if x % 2 == 0]
[2, 4, 6, 8]

if 部分的作用类似于一个过滤器。如果【T2 if 之后的条件解析为真，则包含该项目。如果它解析为 False，它将被忽略。这样，我们可以使用列表理解只得到偶数。

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到目前为止，我们的expression(x)真的很简单。为了让这一点非常清楚，expression可以是任何有效的 Python 代码，并被认为是一个表达式。示例:

>>> [x + 4 for x in [10, 20]]
[14, 24]

这个表达式给 x 加四，还是挺简单的。但是我们也可以做一些更复杂的事情，比如用x作为参数调用函数:

def some_function(a):
    return (a + 5) / 2

m = [some_function(x) for x in range(8)]
print(m)
# [2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0, 5.5, 6.0]

更高级的例子

你掌握了基础；恭喜你。让我们继续看一些更高级的例子。

嵌套列表理解

如果expression可以是任何有效的 Python 表达式，也可以是另一个列表理解。当您想要创建矩阵时，这很有用:

>>> m = [[j for j in range(3)] for i in range(4)]
>>> m
[[0, 1, 2], [0, 1, 2], [0, 1, 2], [0, 1, 2]]

或者，如果您想要展平前一个矩阵:

>>> [value for sublist in m for value in sublist]
[0, 1, 2, 0, 1, 2, 0, 1, 2, 0, 1, 2]

相同，但多了一些空格，使这一点更清楚:

>>> [value
     for sublist in m
     for value in sublist]
[0, 1, 2, 0, 1, 2, 0, 1, 2, 0, 1, 2]

第一部分循环遍历矩阵m。第二部分遍历每个向量中的元素。

列表理解的替代方案

Python 语言可以不需要理解；它看起来就没那么漂亮了。使用像map()和reduce()这样的函数式编程函数可以做列表理解所能做的一切。

另一种选择是使用 for 循环。如果你来自 C 风格的语言，比如 Java，你会倾向于使用 for 循环。尽管这不是世界末日，但是您应该知道列表理解更具性能，并且被认为是更好的编码风格。

其他理解

如果有列表理解，为什么不创建字典理解呢？或者集合理解呢？正如你所料，两者都存在。

集合理解

理解一个 Python 集合的语法没有太大的不同。我们只是用花括号代替方括号:

{ <expression> for item in set if <conditional> }

例如:

>>> {s for s in range(1,5) if s % 2}
{1, 3}

词典释义

字典需要一个键和值。否则，又是同样的把戏:

>>> {x: x**2 for x in (2, 4, 6)}
{2: 4, 4: 16, 6: 36}

唯一的区别是我们在expression 部分定义了键和值。

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