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Python列表推导式(for表达式)及用法

列表推导式可以利用 range 区间、元组、列表、字典和集合等数据类型,快速生成一个满足指定需求的列表。

列表推导式的语法格式如下:

[表达式 for 迭代变量 in 可迭代对象 [if 条件表达式] ]

此格式中,[if 条件表达式] 不是必须的,可以使用,也可以省略。

通过列表推导式的语法格式,明显会感觉到它和 for 循环存在某些关联。其实,除去 [if 条件表达式] 部分,其余各部分的含义以及执行顺序和 for 循环是完全一样的(表达式其实就是 for 循环中的循环体),即它的执行顺序如下所示:

for 迭代变量 in 可迭代对象
    表达式

初学者可以这样认为,它只是对 for 循环语句的格式做了一下简单的变形,并用 [] 括起来而已,只不过最大的不同之处在于,列表推导式最终会将循环过程中,计算表达式得到的一系列值组成一个列表。

例如如下代码(程序一):
a_range = range(10)
# 对a_range执行for表达式
a_list = [x * x for x in a_range]
# a_list集合包含10个元素
print(a_list)
上面代码的第 3 行会对 a_range 执行迭代,由于 a_range 相当于包含 10 个元素,因此程序生成的 a_list 同样包含 10 个元素,且每个元素都是 a_range 中每个元素的平方(由表达式 x*x 控制)。

运行上面代码,可以看到如下输出结果:

[0 , 1 , 4 , 9 , 16 , 25 , 36 , 49 , 64, 81]


不仅如此,我们还可以在列表推导式中添加 if 条件语句,这样列表推导式将只迭代那些符合条件的元素。例如如下代码:
b_list = [x * x for x in a_range if x % 2 == 0]
# a_list集合包含5个元素
print(b_list)
第一行代码与程序一中第 3 行代码大致相同,只是为这里给列表推导式增加了 if 条件语句,这会导致推导式只处理 range 区间的偶数,因此程序生成的 b_list 只包含 5 个元素。

运行上面代码,可以看到如下输出结果:

[0 ,4 , 16, 36, 64]


另外,以上所看到的列表推导式都只有一个循环,实际上它可使用多个循环,就像嵌套循环一样。例如如下代码:
d_list = [(x, y) for x in range(5) for y in range(4)]
# d_list列表包含20个元素
print(d_list)
上面代码中,x 是遍历 range(5) 的迭代变量(计数器),因此该 x 可迭代 5 次;y 是遍历 range(4) 的计数器,因此该 y 可迭代 4 次。因此,该(x,y)表达式一共会迭代 20 次。上面的 for 表达式相当于如下嵌套循环:
dd_list = []
for x in range(5):
    for y in range(4):
        dd_list.append((x, y))

运行上面代码,可以看到如下输出结果:

[(0, 0), (0, 1), (0, 2), (0, 3), (1, 0), (1, 1), (1, 2), (1, 3), (2, 0), (2, 1), (2, 2), (2, 3), (3, 0), (3, 1), (3, 2), (3, 3), (4, 0), (4, 1), (4, 2), (4, 3)]


当然,也支持类似于三层嵌套的 for 表达式,例如如下代码:
e_list = [[x, y, z] for x in range(5) for y in range(4) for z in range(6)]
# e_list列表包含120个元素
print(e_list)
对于包含多个循环的 for 表达式,同样可指定 if 条件。假如我们有一个需求:程序要将两个列表中的数值按“能否整除”的关系配对在一起。比如 src_a 列表中包含 30,src_b 列表中包含 5,其中 30 可以整除 5,那么就将 30 和 5 配对在一起。对于上面的需求使用 for 表达式来实现非常简单,例如如下代码:
src_a = [30, 12, 66, 34, 39, 78, 36, 57, 121]
src_b = [3, 5, 7, 11]
# 只要y能整除x,就将它们配对在一起
result = [(x, y) for x in src_b for y in src_a if y % x == 0]
print(result)
运行上面代码,可以看到如下输出结果:

[(3, 30), (3, 12), (3, 66), (3, 39), (3, 78), (3, 36), (3, 57), (5, 30), (11, 66), (11, 121)]

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