技能树共建Python 列表推导式

Posted 2022-09-06 梦想橡皮擦

Python 列表推导式是什么

列表推导式是 Python 语言特有的一种语法结构，也可以看成是 Python 中一种独特的数据处理方式，
它在 Python 中用于 转换 和 过滤 数据。

其语法格式如下所示，其中 [if 条件表达式] 可省略。

[表达式 for 迭代变量 in 可迭代对象 [if 条件表达式]]

注意：学习列表推导式的前提是掌握 Python for 循环。

列表推导式中存在两个名词，一个是 列表，另一个是 推导式 ，列表我们很清楚，就是 Python 的一种数据类型，
而推导式只是一个普通的语法定义词，有的教程里，会将其叫做 解析式，二者是一样的概念。

列表推导式会返回一个列表，因此它适用于所有需要列表的场景。

怎么用

基础使用

列表推导式最常见的场景就是优化简单循环。
for 循环写法

my_list = [1,2,3]
new_list = []
for i in my_list:
    new_list.append(i*2)

print(new_list)

列表推导式写法

nn_list = [i*2 for i in my_list]
print(nn_list)

是不是对比看就是将 for 循环语句做了变形之后，增加了一个 []，不过需要注意的是，列表推导式最终会将得到的各个结果组成一个新的列表。
再看一下列表推导式语法构成 nn_list = [i*2 for i in my_list] ，for 关键字后面就是一个普通的循环，前面的表达式 i*2 其中的 i 就是 for 循环中的变量，也就是说表达式可以用后面 for 循环迭代产生的变量，理解这个内容列表推导式就已经掌握 9 成内容了，剩下的是熟练度的问题。

在将 if 语句包含进代码中，运行之后，你也能掌握基本技巧，if 语句是一个判断，其中 i 也是前面循环产生的迭代变量。

nn_list = [i*2 for i in my_list if i>1]
print(nn_list)

优化两层 for 循环

这些都是一般技能，列表推导式能支持两层 for 循环，例如下述代码：

nn_list = [(x,y) for x in range(3) for y in range(3) ]
print(nn_list)

当然如果你想**加密（谁都看不懂你的代码）**你的代码，你可以无限套娃下去，列表推导式并没有限制循环层数，多层循环就是一层一层的嵌套，你可以展开一个三层的列表推导式，就都明白了

nn_list = [(x,y,z,m) for x in range(3) for y in range(3) for z in range(3) for m in range(3)]
print(nn_list)

当然在多层列表推导式里面，依旧支持 if 语句，并且 if 后面可以用前面所有迭代产生的变量，不过不建议超过 2 成，超过之后会大幅度降低你代码的可阅读性。

当然如果你希望你代码更加难读，下面的写法都是正确的。

nn_list = [(x, y, z, m) for x in range(3) if x > 1 for y in range(3) if y > 1 for z in range(3) for m in range(3)]
print(nn_list)
nn_list = [(x, y, z, m) for x in range(3) for y in range(3) for z in range(3) for m in range(3) if x > 1 and y > 1]
print(nn_list)
nn_list = [(x, y, z, m) for x in range(3) for y in range(3) for z in range(3) for m in range(3) if x > 1 if y > 1]
print(nn_list)

现在你已经对列表推导式有比较直观的概念了，列表推导式对应的英文是 list comprehension，有的地方写作列表解析式，基于它最后的结果，它是一种创建列表的语法，并且是很简洁的语法。

有了两种不同的写法，那咱们必须要对比一下效率，经测试小数据范围影响不大，当循环次数到千万级时候，出现了一些差异。

import time
def demo1():
    new_list = []
    for i in range(10000000):
        new_list.append(i*2)

def demo2():
    new_list = [i*2 for i in range(10000000)]
s_time = time.perf_counter()
demo2()
e_time = time.perf_counter()
print("代码运行时间：", e_time-s_time)

运行结果：

# for 循环
代码运行时间： 1.3431036140000001
# 列表推导式
代码运行时间： 0.9749278849999999

在 Python3 中列表推导式具备局部作用域，表达式内部的变量和赋值只在局部起作用，表达式的上下文里的同名变量还可以被正常引用，局部变量并不会影响到它们。所以其不会有变量泄漏的问题。例如下述代码：

x = 6
my_var = [x*2 for x in range(3)]

print(my_var)
print(x)

列表推导式还支持嵌套
参考代码如下，只有想不到，没有做不到的。

my_var = [y*4 for y in [x*2 for x in range(3)]]
print(my_var)

用于转换数据

可以将可迭代对象（一般是列表）中的数据，批量进行转换操作，例如将下述列表所有元素翻两倍。

my_list = [1,2,3]

代码如下所示：

my_list = [1, 2, 3]
new_list = [item * 2 for item in my_list]
print(new_list)

结果可以自行编译运行。

掌握上述语法的关键点是 item ，请重点关注 item 从 my_list 遍历而来，并且 item*2 尾部与 for 循环存在一个空格。

用于过滤数据

列表表达式，可以将列表中满足条件表达式的值进行筛选过滤，获取目标数据。

my_list = [1, 2, 3]
new_list = [item for item in my_list if item > 1]
print(new_list)

掌握上述语法的关键是 if ，其余要点是注意语法编写结构。

接下来你可以尝试将上述编程逻辑，修改为 for 循环语法，学习过程中要着重理解以上两种语法结构可以相互转换，
当你可以无缝将二者进行转换时，该技能你就掌握了。

有些人会将列表推导式当做 for 循环的简化版。

字典推导式

有了列表推导式的概念，字典推导式学起来就非常简单了，语法格式如下：

键:值 for 迭代变量 in 可迭代对象 [if 条件表达式]

直接看案例即可

my_dict = key: value for key in range(3) for value in range(2)
print(my_dict)

得到的结果如下：

0: 1, 1: 1, 2: 1

此时需要注意的是字典中不能出现同名的 key，第二次出现就把第一个值覆盖掉了，所以得到的 value 都是 1。

最常见的哪里还是下述的代码，遍历一个具有键值关系的可迭代对象。

my_tuple_list = [('name', '橡皮擦'), ('age', 18),('class', 'no1'), ('like', 'python')]
my_dict = key: value for key, value in my_tuple_list
print(my_dict)

元组推导式与集合推导式

其实你应该能猜到，在 Python 中是具备这两种推导式的，而且语法相信你已经掌握了。不过语法虽然差不多，但是元组推导式运行结果却不同，具体如下。

my_tuple = (i for i in range(10))
print(my_tuple)

运行之后产生的结果：

<generator object <genexpr> at 0x0000000001DE45E8>

使用元组推导式生成的结果并不是一个元组，而是一个生成器对象，需要特别注意下，这种写法在有的地方会把它叫做生成器语法，不叫做元组推导式。

集合推导式也有一个需要注意的地方，先看代码：

my_set = value for value in 'HelloWorld'
print(my_set)

因为集合是无序且不重复的，所以会自动去掉重复的元素，并且每次运行显示的顺序不一样，使用的时候很容易晕掉。

提高场景

再次查看推导式语法结构中，涉及了一个关键字，叫做 可迭代对象，因为我们可以把自己目前掌握的所有可迭代对象，
都进行一下尝试，例如使用 range() 函数。

my_list = [1, 2, 3]
new_list = [item for item in range(1, 10) if item > 5]
print(new_list)

检验是否掌握，可以回答下述两个问题。

• 如果可迭代对象是一个字典，你该如何操作？
• 如果可迭代对象位置使用了 enumerate() 函数，你该如何操作？

除了可迭代对象部分可以扩展知识点， if 表达式 中的 条件表达式 也支持各种布尔运算，如果用中文进行翻译，
表示把满足条件的元素，放置到新的列表中。

扩展知识

由于列表推导式涉及了数据类型，所以可大胆推断，还存在其它推导式语法，Python 也确实是这样设计的。

你可以继续学习下述内容，而且知识结构基本一致。

• 字典推导式
• 集合推导式
• 生成器推导式

列表推导式的学习，不要过于在意细节，也无需要求学会即掌握，因为该知识点属于语法糖（编程小技巧），
所以在初学阶段，了解即可，随着编程学习的深入，你会自然而然的将可用推导式的地方，修改为推导式。

曾经橡皮擦写过的博客：列表推导式与字典推导式，滚雪球学 Python