Python3でのリスト内包表記の理解

序章

リスト内包表記は、既存のリストに基づいてリストを作成する簡潔な方法を提供します。 リスト内包表記を使用する場合、リストは、文字列およびタプルを含む任意の反復可能を利用して作成できます。

構文的には、リスト内包表記は、式とそれに続くfor句を含む反復可能オブジェクトで構成されます。 この後に追加のforまたはif句を続けることができるため、forループおよび条件文に精通しているとリスト内包表記をよりよく理解できます。

リスト内包表記は、リストやその他の順次データ型を作成するための代替構文を提供します。 forループなどの他の反復方法を使用してリストを作成することもできますが、プログラムで使用される行数を制限できるため、リスト内包表記が推奨される場合があります。

前提条件

Python 3をインストールし、コンピューターまたはサーバーにプログラミング環境をセットアップする必要があります。 プログラミング環境をセットアップしていない場合は、ローカルプログラミング環境またはサーバー上のプログラミング環境のインストールおよびセットアップガイドを参照して、オペレーティングに適したものにすることができます。システム（Ubuntu、CentOS、Debianなど）

リスト内包

Pythonでは、リスト内包表記は次のように構成されます。

情報：このチュートリアルのサンプルコードに従うには、python3コマンドを実行して、ローカルシステムでPythonインタラクティブシェルを開きます。 次に、>>>プロンプトの後に例を追加して、例をコピー、貼り付け、または編集できます。

list_variable = [x for x in iterable]

リストまたは他の反復可能なものが変数に割り当てられます。 iterable内のアイテムを表す追加の変数は、for句を中心に構築されます。 inキーワードは、forループでそのまま使用され、iterableを反復処理します。

文字列に基づいてリストを作成する例を見てみましょう。

shark_letters = [letter for letter in 'shark']
print(shark_letters)

ここでは、新しいリストが変数shark_lettersに割り当てられ、letterは、反復可能な文字列'shark'に含まれるアイテムの代わりに使用されます。

新しいリストshark_lettersがどのように見えるかを確認するために、print()を呼び出して、次の出力を受け取ります。

Output['s', 'h', 'a', 'r', 'k']

リスト内包表記で作成したリストは、文字列'shark'の項目で構成されています。つまり、文字ごとに1つの文字列です。

リスト内包はforループとして書き換えることができますが、すべてのforループをリスト内包として書き換えることができるわけではありません。

上記のshark_lettersリストを作成したリスト内包表記を使用して、forループとして書き直してみましょう。 これは、リスト内包表記がどのように機能するかをよりよく理解するのに役立つ場合があります。

shark_letters = []

for letter in 'shark':
    shark_letters.append(letter)

print(shark_letters)

forループを使用してリストを作成する場合、リストに割り当てられた変数は、コードブロックの最初の行にあるため、空のリストで初期化する必要があります。 次に、forループは、反復可能な文字列'shark'の変数letterを使用して、アイテムを反復処理します。 forループ内で、文字列内の各項目は、list.append（x）メソッドを使用してリストに追加されます。

リスト内包表記をforループとして書き直すと、同じ出力が得られます。

Output['s', 'h', 'a', 'r', 'k']

リスト内包表記はforループとして書き直すことができ、一部のforループは、コードをより簡潔にするためにリスト内包表記として書き直すことができます。

リスト内包表記での条件文の使用

リスト内包表記は、条件ステートメントを利用して、新しいリストを作成するときに既存のリストまたは他の順次データ型を変更できます。

リスト内包表記で使用されるifステートメントの例を見てみましょう。

fish_tuple = ('blowfish', 'clownfish', 'catfish', 'octopus')

fish_list = [fish for fish in fish_tuple if fish != 'octopus']
print(fish_list)

リスト内包表記は、fish_listと呼ばれる新しいリストの基礎としてタプルfish_tupleを使用します。 上記のセクションと同様に、forおよびinのキーワードが使用され、ifステートメントが追加されました。 ifステートメントは、文字列'octopus'と同等ではないアイテムのみを追加するように指示しているため、新しいリストは、'octopus'と一致しないタプルからのアイテムのみを取り込みます。

これを実行すると、文字列'octopus'が省略されていることを除いて、fish_listにfish_tupleと同じ文字列項目が含まれていることがわかります。

Output['blowfish', 'clownfish', 'catfish']

したがって、新しいリストには、条件ステートメントによって除外される文字列を除いて、元のタプルのすべての項目が含まれます。

数学演算子、整数、および range（）シーケンスタイプを使用する別の例を作成します。

number_list = [x ** 2 for x in range(10) if x % 2 == 0]
print(number_list)

作成中のリストnumber_listには、アイテムの値が2で割り切れる場合、0〜9ifの範囲の各アイテムの2乗値が入力されます。 出力は次のとおりです。

Output[0, 4, 16, 36, 64]

リスト内包表記が行っていることをもう少し詳しく説明するために、x for x in range(10)だけを呼び出した場合に何が出力されるかを考えてみましょう。 小さなプログラムと出力は次のようになります。

number_list = [x for x in range(10)]
print(number_list)

Output[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

それでは、条件文を追加しましょう。

number_list = [x for x in range(10) if x % 2 == 0]
print(number_list)

Output[0, 2, 4, 6, 8]

ifステートメントは、最終リストの項目を2で割り切れる項目のみを含むように制限し、すべての奇数を省略しました。

最後に、演算子を追加して、各xを2乗することができます。

number_list = [x ** 2 for x in range(10) if x % 2 == 0]
print(number_list)

したがって、[0, 2, 4, 6, 8]の前のリストの各数値は2乗されます。

Output[0, 4, 16, 36, 64]

リスト内包表記を使用して、ネストされたifステートメントを複製することもできます。

number_list = [x for x in range(100) if x % 3 == 0 if x % 5 == 0]
print(number_list)

ここで、リスト内包表記は、最初に数値xが3で割り切れるかどうかを確認し、次にxが5で割り切れるかどうかを確認します。 xが両方の要件を満たしている場合、印刷され、出力は次のようになります。

Output[0, 15, 30, 45, 60, 75, 90]

条件付きifステートメントを使用して、既存のシーケンスのどのアイテムを新しいリストの作成に含めるかを制御できます。

リスト内包内のネストされたループ

ネストされたループを使用して、プログラムで複数の反復を実行できます。

今回は、既存のネストされたforループ構造を確認し、リスト内包に向けて作業します。

このコードは、2つのリストを繰り返し、それらに基づいて数学演算を実行する新しいリストを作成します。 ネストされたforループコードブロックは次のとおりです。

my_list = []

for x in [20, 40, 60]:
    for y in [2, 4, 6]:
        my_list.append(x * y)

print(my_list)

このコードを実行すると、次の出力が返されます。

Output[40, 80, 120, 80, 160, 240, 120, 240, 360]

このコードは、各反復で最初のリストの項目に2番目のリストの項目を乗算しています。

これをリスト内包表記に変換するために、x * y操作から始めて、コードの各行を1行に凝縮します。 この後に、外側のforループ、次に内側のforループが続きます。 リスト内包表記の下にprint()ステートメントを追加して、新しいリストが上記のネストされたforループブロックで作成したリストと一致することを確認します。

my_list = [x * y for x in [20, 40, 60] for y in [2, 4, 6]]
print(my_list)

Output[40, 80, 120, 80, 160, 240, 120, 240, 360]

リスト内包表記は、ネストされたforループを取得し、それらを1行のコードにフラット化すると同時に、my_list変数に割り当てるまったく同じリストを作成します。

リスト内包表記は、リストを作成するための簡潔な方法を提供し、複数行のコードを1行に抽出できるようにします。 ただし、コードの可読性を常に優先する必要があるため、リスト内包表記の行が長くなりすぎたり扱いにくくなったりした場合は、ループに分割するのが最適な場合があります。

結論

リスト内包表記を使用すると、1つのリストまたは他のシーケンスを新しいリストに変換できます。 これらは、このタスクを完了するための簡潔な構文を提供し、コード行を制限します。

リスト内包表記は、集合の内包的表記法または集合の内包表記法の数学的形式に従うため、数学的なバックグラウンドを持つプログラマーにとって特に直感的である可能性があります。

リスト内包表記を使用するとコードをより簡潔にすることができますが、最終的なコードをできるだけ読みやすくすることが重要です。そのため、コードをユーザーフレンドリーにするために、非常に長い1行のコードは避けてください。