一文帶你瞭解Python列表生成式應用的八重境界

2022-09-02 18:02:33

1. 引言

在Python中有非常多且好用的技巧，其中使用最多的是列表生成式，往往可以將複雜的邏輯用簡單的語言來實現，本文重點介紹列表生成式應用的八重境界。
閒話少說，我們直接開始吧！

2. Level1: 基礎用法

最最簡單的列表生成式，舉例如下：

a = [1, 2, 3]
b = [n*2 for n in a]
# b = [2, 4, 6]

上述程式碼實現了對列表中單個元素求平方的操作。

3. Level2: 加入條件語句

其實，我們可以在列表生成式中新增if來獲取我們需要的元素，舉例如下：

a = [1, 2, 3, 4, 5]
b = [n for n in a if n<4]
# b = [1, 2, 3]

上述程式碼中，我們新增了一個條件來決定在列表生成式中應該保留哪些元素。這裡我們的條件是，如果n＜4，則只保留小於4的數。

4. Level3: 加入 enumerate()

我們知道，列舉函數enumerate()可以同時生成元素以及相應的元素的索引。如果我們需要元素的索引以及元素，我們可以在列表生成式中使用函數enumerate()。

舉例如下：

a = ["apple", "orange", "pear"]
b = [(i,fruit) for i,fruit in enumerate(b)]
# b is [(0,"apple"), (1,"orange"), (2,"pear")]

5. Level4: 加入 zip()

更進一步，我們知道函數zip()可以非常方便地使我們同時遍歷2個或多個列表。

在列表生成式中加入函數zip()，樣例如下：

a = ["apple", "orange", "pear"]
a2 = ["pie", "juice", "cake"]
b = [i+j for i,j in zip(a, a2)]
# b is ["applepie", "orangejuice", "pearcake"]

6. Level5: 加入三目運運算元

三元運運算元A if condition else B允許我們根據條件將每個元素轉換為其他元素。

在列表生成式中同樣可以使用三目運運算元，樣例如下：

a = [56, 45, 76, 23]
b = [("pass" if n>=50 else "fail") for n in a]
# b is ["pass", "fail", "pass", "fail"]

7. Level6: 巢狀迴圈

其實，我們當然也可以在列表生成式中使用巢狀迴圈，我們來看個例子，如下：

a = [10, 20, 30]
a2 = [1, 2, 3]
b = [i+j for i in a for j in a2]
# b is [11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33]

實質上，上述實現等價程式碼如下：

newlist = []
for i in a:
    for j in a2:
        newlist.append( i+j )

8. Level7: 巢狀列表生成式

更高階一點，我們可以在列表生成式中巢狀列表生成式，舉例如下：

a = [1, 2, 3]
b = [[i for i in range(1, n+1)] for n in a]
# b is [[1], [1, 2], [1, 2, 3]]

9. Level8: 合併上述所有技巧

最後的最後，讓我們將上述介紹的幾個技巧進行合併，我們來看如下例子：

a = [1, 2, 3, 4, 5]
b = [[xx if xx>yy else yy for xx in range(x) for yy in range(y)] for i,(x,y) in enumerate(zip(a, a[::-1])) if i%2==0]
# [[0, 1, 2, 3, 4], [0, 1, 2, 1, 1, 2, 2, 2, 2], [0, 1, 2, 3, 4]]

上述實現意義不大，我們嘗試應用上了上面介紹的所有技巧，但是畢竟程式碼可讀性太大。其主要目的還是為了說明我們可以結合多種技巧，來使我們的列表生成式實現更加強大的功能。

10. 應用栗子

好吧，我們來看個實際的應用例子吧！

假設我們班級上有如下同學資訊：

students = [
    ("bob", "m", [67, 89, 60]),
    ("alice", "f", [97, 85, 61]),
    ("cassie", "f", [78, 91, 89]),
    ("tim", "m", [47, 57, 24]),
    ("tom", "m", [91, 79, 72]),
]

上述列表展示了每個學生的姓名、性別和考試成績，這裡假設如果一個學生的平均分數≥ 50，那麼這個學生有資格獲獎。這裡我們需要編寫程式碼，來找到上述列表中有資格獲獎的男生。

樣例程式碼如下：

x = [(name, "eligible" if sum(scores)/len(scores) >=50 else "not eligible") for name,gender,scores in students if gender=="m"]
#[('bob', 'eligible'), ('tim', 'not eligible'), ('tom', 'eligible')]