【Python基礎(chǔ)】使用列表、字典和集合生成式來縮短代碼

編譯 | VK?

來源 | Towards Datas Science

在使用Python將近一年的時(shí)間里，我經(jīng)常遇到“生成式”這個(gè)詞，但我沒生成式它的確切含義或它所涵蓋的內(nèi)容。

直到最近，我才發(fā)現(xiàn)，有了生成式后，我可以利用列表將我的代碼從多行縮短為一行。此外，這種代碼縮短方法不僅可以用于列表，還可以用于字典和集合。

本文試圖解釋生成式在列表、字典和集合的適用性，以及它們?nèi)绾螠p少日常編程所需的代碼量。

首先，生成式是可以在一行中創(chuàng)建列表、字典和集合的代碼片段。這樣就不必為for循環(huán)使用多行，而且還減少了使用map()、filter()和reduce()函數(shù)的需要。

它們由方括號(根據(jù)你要?jiǎng)?chuàng)建的數(shù)據(jù)類型而定)組成，其中包含一個(gè)表達(dá)式，后跟一個(gè)for子句和一個(gè)或多個(gè)if子句。表達(dá)式本身可以是任何東西，這意味著你可以將許多不同的對象放入列表中，只要它們是可編輯的。因此，從減少使用的行數(shù)和增加可讀性的角度來探討這些可能對代碼產(chǎn)生的影響是值得的。

列表

在python中，只需將項(xiàng)目放在方括號([])內(nèi)，用逗號分隔，就可以創(chuàng)建列表，如下所示。

list1?=?[1,?2,?3,?"hello",?7.0,?52]

它們通常用于多種目的的編程中，但在長格式中編寫或使用for循環(huán)進(jìn)行編輯都會很麻煩。首先，在創(chuàng)建列表方面，小列表可能很容易以長格式打印出來，例如：

nums?=?[1,?2,?3,?4,?5,?6,?7,?8]

但當(dāng)這個(gè)值變長時(shí)，即在0-50范圍內(nèi)，甚至更長，它們可能會變得笨重。它們可以通過for循環(huán)使用range函數(shù)輕松創(chuàng)建，如下所示：

nums?=?[]

for?i?in?range(1,?51):
????nums.append(i)

print(nums)

#?out:?[1,?2,?3,?4,?5,?6,?7,?8,?9,?10,?11,?12,?13,?14,?15,?16,?17,?18,?19,?20,?21,?22,?23,?24,?25,?26,?27,?28,?29,?30,?31,?32,?33,?34,?35,?36,?37,?38,?39,?40,?41,?42,?43,?44,?45,?46,?47,?48,?49,?50]

但是我們可以使用列表生成式將其縮短為一行，并且不需要append()方法。

nums?=?[i?for?i?in?range(1,51)]

print(nums)

#?out:?[1,?2,?3,?4,?5,?6,?7,?8,?9,?10,?11,?12,?13,?14,?15,?16,?17,?18,?19,?20,?21,?22,?23,?24,?25,?26,?27,?28,?29,?30,?31,?32,?33,?34,?35,?36,?37,?38,?39,?40,?41,?42,?43,?44,?45,?46,?47,?48,?49,?50]

基本上，for循環(huán)放在一行中，同時(shí)初始化列表，從上面的示例中消除了對第一行和第二行代碼的需要。

當(dāng)我們開始為添加到列表中的數(shù)字添加條件時(shí)，這就變得更加重要了，比如只允許偶數(shù)并且希望這些數(shù)字是平方的。同樣，也可以使用for循環(huán)生成，如下所示：

square_nums?=?[]

for?x?in?range(1,26):
????if?x?%?2?==?0:
????????square_nums.append(x**2)

print(square_nums)

#?out:?[4,?16,?36,?64,?100,?144,?196,?256,?324,?400,?484,?576]

但是，同樣可以使用列表生成式將其縮短為一行，從而減少對用于在范圍內(nèi)循環(huán)、創(chuàng)建條件并將結(jié)果附加到原始列表的行的需要。

square_nums?=?[x**2?for?x?in?range(1,26)?if?x?%?2?==?0]

print(square_nums)

#out:?[4,?16,?36,?64,?100,?144,?196,?256,?324,?400,?484,?576]

在這里，數(shù)字的轉(zhuǎn)換在行首執(zhí)行x**2，for循環(huán)在行中執(zhí)行，對于x在范圍(1,26)，條件在末尾執(zhí)行，就好像x%2==0一樣。這本質(zhì)上使代碼更具可讀性，因?yàn)樗胁僮鞫荚谝恍兄袌?zhí)行，并減少了生成相同輸出所需的代碼量。

這還可以減少append()、map()、filter()或reduce()方法在創(chuàng)建新列表時(shí)對現(xiàn)有列表進(jìn)行操作的需要，再次降低代碼的復(fù)雜性并使其更具可讀性。

類似的例子是很容易獲得的，更多的信息可以很容易地通過其他文章在媒介，如這里和這里獲得。然而，值得注意的是，這些生成式也可以用于字典和集合。

字典

字典是一個(gè)無序的數(shù)據(jù)集合，可以改變和索引，使用大括號和鍵和值對編寫。在這里，鍵被用來訪問值，并且經(jīng)常被用來存儲信息，這些信息對這些信息是有用的。下面提供了一個(gè)示例，例如用于存儲分?jǐn)?shù)。

Grades?=?{
????"Steven":?57,
????"Jessica":?82,
????"William":?42,
????"Hussein":?78,
????"Mary":?65,
????}
????
print(Grades)

#?out:?{'Steven':?57,?'Jessica':?82,?'William':?42,?'Hussein':?78,?'Mary':?65}

與列表類似，有時(shí)也會很耗時(shí)，因此可以使用for循環(huán)和條件語句來構(gòu)造，但可以更簡單地使用生成式來構(gòu)造。

例如，對于我們在上面創(chuàng)建的列表，我們不僅想知道數(shù)字的平方，而且還想存儲原始數(shù)字，這樣我們就可以使用它輕松地查找它的平方值。然后，我們可以簡單地創(chuàng)建一個(gè)包含鍵值對的字典，其中key代表原始數(shù)字，value代表數(shù)字的平方。使用for循環(huán)：

#初始化空dict
even_squared_dict?=?{}

for?x?in?range(1,10):
????if?x?%?2?==?0:
????????even_squared_dict[x]?=?x**2

print(even_squared_dict)

#?out:?{2:?4,?4:?16,?6:?36,?8:?64}

但是使用字典生成式：

even_sqaured_dict?=?{x:?x**2?for?x?in?range(1,10)?if?x?%?2?==0}

print(even_squared_dict)

#?out:?{2:?4,?4:?16,?6:?36,?8:?64}

本質(zhì)上，這個(gè)和列表生成式之間的唯一區(qū)別是使用大括號來包含生成式，并將x放在冒號前面，以指示這表示鍵。

然后，還可以使用它來創(chuàng)建基于現(xiàn)有列表的字典。例如下面，字典生成式用于創(chuàng)建一個(gè)字典，其鍵為三位數(shù)的國家代碼，值為兩位數(shù)的國家代碼，其中兩位數(shù)代碼與三位數(shù)代碼的前兩位數(shù)相同。

ThreeCharCodes?=?["CAN",?"FIN",?"FRA",?"GAB",?"HKG",?"IMN",
??????????????????"MCO",?"NPL"]
??????????????????
cntryDict?=?{c:?c[:2]?for?c?in?threeCharCodes}

print(cntryDict)

#?out:?{'CAN':?'CA',?'FIN':?'FI',?'FRA':?'FR',?'GAB':?'GA',?'HKG':?'HK',?'IMN':?'IM',?'MCO':?'MC',?'NPL':?'NP'}

集合

最后，生成式也可以用于創(chuàng)建集合，集合是一種不同于列表或元組的數(shù)據(jù)類型，不能存儲同一元素的多次出現(xiàn)。

在這樣做時(shí)，它存儲無序值，初始化方法是將一個(gè)列表傳遞給set()或使用大括號來包含由逗號分隔的值(盡管空的花括號將初始化字典)。下面提供了一個(gè)例子：

Fruits1?=?set(["apple",?"banana",?"cherry",?"apple"])
print(Fruits1)

Fruits2?=?{"orange",?"pear",?"grape",?"pear"}
print(Fruits2)

#?out:?{'apple',?'cherry',?'banana'}
???????{'grape',?'pear',?'orange'}

從這里可以清楚地看到，盡管向集合傳遞了多個(gè)apple或pear值，但只生成了一個(gè)實(shí)例。同樣，可以使用for循環(huán)生成這些命令，如下所示：

import?random

nums?=?set([])

for?x?in?range(25):
????y?=?random.randint(10,20)
????nums.add(y)

print(nums)

#?out:?{10,?12,?14,?15,?16,?17,?18,?20}

雖然25個(gè)隨機(jī)整數(shù)在10-20之間，但最終輸出僅包含8個(gè)唯一值，而不是列表中出現(xiàn)的25個(gè)值。同樣，使用對集合的生成式可以更簡潔地編寫這篇文章。

nums?=?{random.randint(10,20)?for?num?in?range(25)}

print(nums)

#?out:?{11,?12,?13,?14,?15,?16,?17,?19,?20}

因此，這種生成式與列表生成式的區(qū)別在于使用大括號，而不是包含生成式的方括號。

與列表和字典生成式類似，這也可以用于現(xiàn)有列表以生成集合。例如，如果我們想根據(jù)1.6的除法將公里改為英里，只需要唯一的值，并將其限制為小于100公里的值。

kms?=?[10,?12,?65,?40,?12,?75,?34,?65,?10,?10,?38,?100,?160,?200]

miles?=?{d/1.6?for?d?in?kms?if?d?100}

print(miles)

#?out:?{0.625,?0.75,?2.5,?2.125,?4.0625,?4.6875,?2.375}

總結(jié)

因此，生成式可以很容易地用于創(chuàng)建新的列表、詞典和集合。使用這些可以減少生成它們所需的行數(shù)，并提高可讀性。它們可以用作append()、map()、filter()或reduce()函數(shù)的替換。

顯然，可以將它們放大以執(zhí)行更復(fù)雜的生成式，例如使用lambda函數(shù)、嵌套列表生成式或多條件語句。然而，在這樣做時(shí)值得注意的是，生成式可能很快變得難以理解，在這種情況下，值得回到創(chuàng)建函數(shù)或for循環(huán)，以便在需要執(zhí)行多個(gè)操作時(shí)提高可讀性。

原文鏈接：https://towardsdatascience.com/the-use-of-list-dictionary-and-set-comprehensions-to-shorten-your-code-66e6dfeaae13