列表生成式

Mr.Hope ... 2020-05-29 Python 大约 3 分钟

列表生成式即 List Comprehensions,是 Python 内置的非常简单却强大的可以用来创建 list 的生成式。

举个例子,要生成 list [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10] 可以用 list(range(1, 11)):

>>> list(range(1, 11))
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
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但如果要生成 [1x1, 2x2, 3x3, ..., 10x10] 怎么做? 方法一是循环:

>>> L = []
>>> for x in range(1, 11):
...    L.append(x * x)
...
>>> L
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]
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但是循环太繁琐,而列表生成式则可以用一行语句代替循环生成上面的 list:

>>> [x * x for x in range(1, 11)]
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]
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写列表生成式时,把要生成的元素 x * x 放到前面,后面跟 for 循环,就可以把 list 创建出来,十分有用,多写几次,很快就可以熟悉这种语法。

for 循环后面还可以加上 if 判断,这样我们就可以筛选出仅偶数的平方:

>>> [x * x for x in range(1, 11) if x % 2 == 0]
[4, 16, 36, 64, 100]
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还可以使用两层循环,可以生成全排列:

>>> [m + n for m in 'ABC' for n in 'XYZ']
['AX', 'AY', 'AZ', 'BX', 'BY', 'BZ', 'CX', 'CY', 'CZ']
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三层和三层以上的循环就很少用到了。

运用列表生成式,可以写出非常简洁的代码。例如,列出当前目录下的所有文件和目录名,可以通过一行代码实现:

>>> import os # 导入os模块,模块的概念后面讲到
>>> [d for d in os.listdir('.')] # os.listdir可以列出文件和目录
['.emacs.d', '.ssh', '.Trash', 'Adlm', 'Applications', 'Desktop', 'Documents', 'Downloads', 'Library', 'Movies', 'Music', 'Pictures', 'Public', 'VirtualBox VMs', 'Workspace', 'XCode']
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for 循环其实可以同时使用两个甚至多个变量,比如 dict 的 items() 可以同时迭代 key 和 value:

>>> d = {'x': 'A', 'y': 'B', 'z': 'C' }
>>> for k, v in d.items():
...     print(k, '=', v)
...
y = B
x = A
z = C
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因此,列表生成式也可以使用两个变量来生成 list:

>>> d = {'x': 'A', 'y': 'B', 'z': 'C' }
>>> [k + '=' + v for k, v in d.items()]
['y=B', 'x=A', 'z=C']
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最后把一个 list 中所有的字符串变成小写:

>>> L = ['Hello', 'World', 'IBM', 'Apple']
>>> [s.lower() for s in L]
['hello', 'world', 'ibm', 'apple']
if ... else
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使用列表生成式的时候,有些童鞋经常搞不清楚 if...else 的用法。

例如,以下代码正常输出偶数:

>>> [x for x in range(1, 11) if x % 2 == 0]
[2, 4, 6, 8, 10]
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但是,我们不能在最后的 if 加上 else:

>>> [x for x in range(1, 11) if x % 2 == 0 else 0]
  File "<stdin>", line 1
    [x for x in range(1, 11) if x % 2 == 0 else 0]
                                              ^
SyntaxError: invalid syntax
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这是因为跟在 for 后面的 if 是一个筛选条件,不能带 else,否则如何筛选?

另一些童鞋发现把 if 写在 for 前面必须加 else,否则报错:

>>> [x if x % 2 == 0 for x in range(1, 11)]
  File "<stdin>", line 1
    [x if x % 2 == 0 for x in range(1, 11)]
                       ^
SyntaxError: invalid syntax
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这是因为 for 前面的部分是一个表达式,它必须根据 x 计算出一个结果。因此,考察表达式: x if x % 2 == 0,它无法根据 x 计算出结果,因为缺少 else,必须加上 else:

>>> [x if x % 2 == 0 else -x for x in range(1, 11)]
[-1, 2, -3, 4, -5, 6, -7, 8, -9, 10]
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上述 for 前面的表达式 x if x % 2 == 0 else -x 才能根据 x 计算出确定的结果。

可见,在一个列表生成式中,for 前面的 if ... else 是表达式,而 for 后面的 if 是过滤条件,不能带 else。

# 小结

运用列表生成式,可以快速生成 list,可以通过一个 list 推导出另一个 list,而代码却十分简洁。