有时候,如果一种编程设计模式想要“捍卫”自己独特的语法形态不被改变,就会把自己变成普遍的流行趋势。Python 的列表推导就是这样一个典型的语法糖的例子。
Python 中的列表推导是非常棒的,但是要精通它们就比较困难了,因为它不是在解决一个新的问题:它只是提供了一种新的语法来解决一个已经存在的问题。
让我们来学习一下什么是列表推导,以及如何辨别什么时候该使用列表推导。
什么是列表推导?
列表推导是一个将一个列表(实际上是任意可迭代对象)转换成另一个列表的工具。在转换时,每个元素都可以按照某个条件被包含在新的列表中,并根据需要做出一些变换。
如果你熟悉函数式编程,你可以把列表推导想成是一个filter后面跟了一个map的语法糖:
>>>doubled_odds=map(lambdan:n*2,filter(lambdan:n%2==1,numbers)) >>>doubled_odds=[n*2forninnumbersifn%2==1] |
如果你不熟悉函数式编程,别担心,我会用for循环来解释。
从循环到列表推导
每个列表推导都可以重写成for循环的形式,但并不是每一个for循环都可以重写成列表推导。
要理解什么时候该使用列表推导,关键在于不断练习辨别哪些问题看起来像是列表推导。
如果你能把你的代码重写成这个样子的for循环,那你就能把它重写成列表推导:
new_things=[] forITEM inold_things: ifcondition_based_on(ITEM): new_things.append("something with "+ITEM) |
你可以把上面的for循环重写成这个样子的列表推导:
new_things=["something with "+ITEM forITEM inold_things ifcondition_based_on(ITEM)] |
列表推导:动态图™
看起来不错,不过具体要怎么做呢?
我们用复制粘贴来把一个for循环变成列表推导。
下面是复制粘贴的顺序:
- 复制给新列表赋值的语句(第三行)
- 把我们
append到新列表的表达式复制过来(第六行) - 复制
for循环的那一行,除去末尾的:(第四行) - 复制
if语句,除去末尾的:(第五行)
现在我们就把下面这个for 循环:
numbers=[1,2,3,4,5] doubled_odds=[] forninnumbers: ifn%2==1: doubled_odds.append(n*2) |
变成了这个样子:
numbers=[1,2,3,4,5] doubled_odds=[n*2forninnumbersifn%2==1] |
列表推导:现在加上颜色
我们来给代码加上高亮。
doubled_odds = []
for n in numbers:
if n % 2 == 1:
doubled_odds.append(n * 2)
doubled_odds = [n * 2 for n in numbers if n % 2 == 1]
- 复制给新列表赋值的语句
- 把我们
append到新列表的表达式复制过来 - 复制
for循环的那一行,除去末尾的: - 复制
if语句,同样去掉:
无条件列表推导
但如果是没有条件语句(就是末尾的那个if SOMETHING)的情形呢?这些循环添加元素的for循环比我们刚刚讲过的那种循环并根据条件添加元素的要更简单。
没有if语句的for循环:
doubled_numbers=[] forninnumbers: doubled_numbers.append(n*2) |
同样的代码写成列表推导:
doubled_numbers=[n*2forninnumbers] |
下面是变换的动态图:
我们可以按照下列步骤从for循环里复制粘贴:
- 复制给新列表赋值的语句(第三行)
- 把我们
append到新列表的表达式复制过来(第五行) - 复制
for循环的那一行,除去末尾的:(第四行)
嵌套循环
如果是带有嵌套循环的列表推导呢?……
这是把一个矩阵平铺成向量的for循环:
flattened=[] forrow inmatrix: forninrow: flattened.append(n) |
这是相应的列表推导:
flattened=[nforrow inmatrix forninrow] |
列表推导里的嵌套循环读起来并不像是英语散文那样通俗易懂。
注意:我在脑袋里想把这个列表推导写成这个样子:
flattened=[nforninrow forrow inmatrix] |
但是这是不对的!这里我错把两个循环颠倒了,上面的那个才是正确的。
在处理列表推导里的嵌套for循环时,要记住:for语句的顺序和原来的循环中for语句的顺序是一样的。
其他推导式
这个原则同样适用于集合推导和字典推导。
下面的代码创建了一个由一个序列中所有单词的首字母组成的集合:
first_letters=set() forwinwords: first_letters.add(w[0]) |
写成集合推导:
first_letters={w[0]forwinwords} |
创建一个新的字典把原来字典的值和键值交换的代码:
flipped={} forkey,value inoriginal.items(): flipped[value]=key |
写成字典推导:
flipped={value:key forkey,value inoriginal.items()} |
可读性很重要
你有没有发现上面的这些列表推导可读性比较差?当那些比较长的列表推导写在一行里的时候,我经常觉得它们很难读懂。
记住,Python 允许在括号之间进行换行。
列表推导
换行前
doubled_odds=[n*2forninnumbersifn%2==1] |
换行后
doubled_odds=[ n*2 forninnumbers ifn%2==1 |
列表推导中的嵌套循环
换行前
flattened=[nforrow inmatrix forninrow] |
换行后
flattened=[ forrow inmatrix forninrow |
字典推导
换行前
flipped={value:key forkey,value inoriginal.items()} |
换行后
flipped={ value:key forkey,value inoriginal.items() |
注意,我们不是随便换行的:在写列表推导的时候我们复制粘贴了很多条语句,我们是在这些语句之间换行的。在用各种颜色标注的版本中,我们是在颜色发生变化时换行的。
和我一起学
我最近在 PyLadies Remote 上开设了关于列表推导的课程。
如果你想听我讲以上任何一个主题,请查看以下视频:(译注:以下视频均位于 Youtube)
总结
当你努力去写一个推导式的时候,不要慌,从复制粘贴for循环中的内容着手。
任何一个这样形式的循环:
new_things=[] forITEM inold_things: ifcondition_based_on(ITEM): new_things.append("something with "+ITEM) |
都可以重写成这样的推导式:
new_things=["something with "+ITEM forITEM inold_things ifcondition_based_on(ITEM)] |
如果你能把一个for循环变形成上面的样子,你就可以把它重写成一个推导式。
