原文地址：The Do's and Don'ts of Python List Comprehension
原文作者：Yong Cui, Ph.D.
譯文出自：掘金翻譯計劃
本文永久鏈接：github.com/xitu/gold-m…
譯者：samyu2000
校對者：luochen1992,shixi-li

Python 列表推導(dǎo)式并不是給初學(xué)者用的，因為它非常反直覺，甚至對于有其他編程語言背景的人也是如此。

我們接觸到 List 的使用時，學(xué)習(xí)的內(nèi)容都是零散的。所以我們?nèi)鄙僖粋€關(guān)于如何在各種各樣的場景下使用 List 的知識體系。

本文提供了一些 List 的使用指南，盡可能涵蓋各個方面。希望本文可以成為你的一站式實用手冊。

使用建議

1.建議使用迭代的方式

使用 List 最基本的方式是以一個可迭代對象為基礎(chǔ)，創(chuàng)建一個 List 對象，這個可迭代對象可以是任意可以迭代元素的Python對象。使用方法如下。

[expression for item in iterable]

下面這段代碼展示了一個使用列表相關(guān)技術(shù)創(chuàng)建 List 對象的例子。在這個例子中，我們定義了一個 Integer 列表，并基于這個對象創(chuàng)建了保存每個數(shù)字的平方數(shù)和立方數(shù)的 List 對象。

>>> # 創(chuàng)建一個 Integer 列表
>>> integers = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
>>> # 創(chuàng)建平方數(shù)和立方數(shù)列表
>>> powers = [(x*x, pow(x, 3)) for x in integers]
>>> print(powers)
[(1, 1), (4, 8), (9, 27), (16, 64), (25, 125), (36, 216)]

上面的例子把 List 對象當(dāng)作迭代器使用。我們應(yīng)該知道，許多類型的對象也是可迭代的，比如 List、Set、Dictionary 和 String 等等。其他數(shù)據(jù)類型，像 range、map、filter，以及 pandas 包中的 Series、DataFrame，都是可迭代的。下面的代碼演示了某些對象的使用方法。

>>> # 使用 range 對象
>>> integer_range = range(5)
>>> [x*x for x in integer_range]
[0, 1, 4, 9, 16]
>>> # 使用 Series 對象 
>>> import pandas as pd
>>> pd_series = pd.Series(range(5))
>>> print(pd_series)
0 0
1 1
2 2
3 3
4 4
dtype: int64
>>> [x*x for x in pd_series]
[0, 1, 4, 9, 16]

2.如果只需用到其中的某些元素，應(yīng)當(dāng)使用條件判斷語句

假設(shè)你需要將符合某種條件的元素歸集起來，并創(chuàng)建一個 list。下面展示了相關(guān)的語法。

[expression for item in iterable if condition]

if 語句用來實現(xiàn)條件判斷。下面的代碼展示了這種用法的一個簡單示例。

>>> # 同樣創(chuàng)建一個 Integer 列表
>>> integers = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
>>> # 篩選出偶數(shù)，創(chuàng)建一個這些偶數(shù)的平方數(shù)列表
>>> squares_of_evens = [x*x for x in integers if x % 2 == 0]
>>> print((squares_of_evens))
[4, 16, 36]

3.使用條件判斷語句

List 對象中還可以使用 if-else 形式的條件判斷，語法如下。

[expression0 if condition else expression1 for item in iterable]

這跟前面的那種用法有些類似，別把這兩種用法混淆。在本例中，條件語句本身是一個整體。下面的代碼提供了一個例子。

>>> # 創(chuàng)建一個 Integer 列表
>>> integers = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
>>> # 遍歷 integers 中的元素，如果是偶數(shù)，取平方數(shù)存入新的列表
>>> # 如果是奇數(shù)，取立方數(shù)存入新的列表
>>> custom_powers = [x*x if x % 2 == 0 else pow(x, 3) for x in integers]
>>> print(custom_powers)
[1, 4, 27, 16, 125, 36]

4.如果有嵌套結(jié)構(gòu)，可以使用嵌套的循環(huán)

有可能可迭代對象中的元素自身也是可迭代的，盡管這種情況不太常見。如果你對嵌套的可迭代對象有興趣，可以使用 for 來實現(xiàn)循環(huán)嵌套。語法如下。

[expression for item_outer in iterable for item_inner in item_outer]

# 與下面的代碼等同
for item_outer in iterable:
 for item_inner in item_outer:
  expression

上面的代碼展示了使用for實現(xiàn)嵌套循環(huán)的例子。

>>> # 創(chuàng)建一個包含元組的列表
>>> prices = [('$5.99', '$4.99'), ('$3.5', '$4.5')]
>>> # 獲取元組中的每個價格，以此創(chuàng)建一個一維列表
>>> prices_formatted = [float(x[1:]) for price_group in prices for x in price_group]
>>> print(prices_formatted)
[5.99, 4.99, 3.5, 4.5]

5.替換高階函數(shù)

有的人比較習(xí)慣函數(shù)式編程，比如使用高階函數(shù)也是這種習(xí)慣的表現(xiàn)之一。特別說明一下，高階函數(shù)是那些需要使用輸入或輸出參數(shù)的函數(shù)。在 Python 中，常用的高階函數(shù)有 map() 和 filter()。

>>> # 創(chuàng)建一個 integer 類型的列表
>>> integers = [1, 2, 3, 4, 5]
>>> # 使用 map 創(chuàng)建平方數(shù)列表
>>> squares_mapped = list(map(lambda x: x*x, integers))
>>> squares_mapped
[1, 4, 9, 16, 25]
>>> # 使用列表推導(dǎo)式創(chuàng)建平方數(shù)列表
>>> squares_listcomp = [x*x for x in integers]
>>> squares_listcomp
[1, 4, 9, 16, 25]
>>> # 使用 filter 取得 integers 中的偶數(shù)列表
>>> filtered_filter = list(filter(lambda x: x % 2 == 0, integers))
>>> filtered_filter
[2, 4]
>>> # 使用列表推導(dǎo)式取得 integers 中的偶數(shù)列表
>>> filterd_listcomp = [x for x in integers if x % 2 == 0]
>>> filterd_listcomp
[2, 4]

從上面的例子可以看出，使用 list 的某些特性比使用高階函數(shù)更具有可讀性，而且也能實現(xiàn)較復(fù)雜的嵌套結(jié)構(gòu)。

使用禁忌

1.不要忘了定義構(gòu)造函數(shù)

有人認(rèn)為列表推導(dǎo)式很酷炫，是 Python 特有的功能，所以為了炫耀自己的 Python 水平，即使有更好替代方案也要使用它。

>>> # 使用 range 創(chuàng)建列表對象
>>> numbers = [x for x in range(5)]
>>> print(numbers)
[0, 1, 2, 3, 4]
>>> # 以一個字符串為基礎(chǔ)，創(chuàng)建一個小寫字母的字符列表
>>> letters = [x.lower() for x in 'Smith']
>>> print(letters)
['s', 'm', 'i', 't', 'h']

上述例子中，我們使用了 range 和 string，這兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是可迭代的，list()構(gòu)造函數(shù)可以直接使用 iterable 創(chuàng)建一個 list 對象。下面的代碼提供了更合理的解決方案。

>>> # 使用 range 創(chuàng)建列表對象
>>> numbers = list(range(5))
>>> print(numbers)
[0, 1, 2, 3, 4]
>>> # 以一個字符串為基礎(chǔ)，創(chuàng)建一個小寫字母的字符列表
>>> letters = list('Smith'.lower())
>>> print(letters)
['s', 'm', 'i', 't', 'h']

2.不要忘了生成器表達(dá)式

在 Python 中，生成器是一種特殊的可迭代對象，它會延遲加載元素，直到被請求才會加載。這在處理大量數(shù)據(jù)時會非常高效，它能提升存儲效率。相比之下，list 對象為了方便計數(shù)和索引，一次性創(chuàng)建所有的元素。所以跟生成器相比，在元素個數(shù)相同時，list 需要占用更多內(nèi)存。

我們可以定義一個生成器函數(shù)來創(chuàng)建生成器。我們也可以使用下面的語句來創(chuàng)建生成器，這是一種稱為生成器表達(dá)式的方法。

(expression for item in iterable)

你可能會注意到，除了使用圓括號外，它的語法跟使用 list 的語句很相似。所以需要注意區(qū)分。

考慮下面這個例子。我們要計算前一百萬個數(shù)字的平方和。如果使用 list 來實現(xiàn)，方法如下。

>>> # 創(chuàng)建列表對象 squares 
>>> squares = [x*x for x in range(10_000_000)]
>>> # 計算它們的總和
>>> sum(squares)
333333283333335000000
>>> squares.__sizeof__()
81528032

跟使用 list 相比，使用 generator 內(nèi)存開銷小得多，只有 96 字節(jié)。原因很簡單———— generator 不需要獲取所有的元素。相反，它只需要獲取各個元素在序列中的位置，創(chuàng)建下一個元素并呈現(xiàn)它，而且不必保存在內(nèi)存中。

結(jié)論

本文中，我們整理了 list 應(yīng)用的一些關(guān)鍵要領(lǐng)。這些該做的和不該做的都非常清晰明了。我估計你會在合適的場景中用到它。下面是本文內(nèi)容的小結(jié)。

• 使用迭代的方式。 Python 中有許多類型的 iterable，你應(yīng)當(dāng)在掌握基礎(chǔ)（list 和 tuple）的同時融會貫通。
• 使用條件判斷語句。 如果你對在 iterable 中篩選某些元素感興趣，可以多多研究條件判斷。
• 使用條件判斷表達(dá)式。 如果你需要有選擇性地獲取某些數(shù)據(jù)，可以使用條件判斷表達(dá)式。
• 使用嵌套的循環(huán)。 如果你要處理嵌套的 iterable，可以使用嵌套的循環(huán)結(jié)構(gòu)。
• 用 list 替代高階函數(shù) 在很多情況下，可以用 list 替代高階函數(shù)。
• 不要忘記 list 的構(gòu)造函數(shù) 定義 list 的構(gòu)造函數(shù)，可以使用 iterable 創(chuàng)建一個 list 對象。如果你直接使用 iterable，推薦用這個方法。
• 不要忘了生成器表達(dá)式 它的語法與 list 中的語法相似。在處理大量的對象時，這是一種節(jié)省內(nèi)存開銷的辦法。list 和 generator 不同的是，為了日后的索引和訪問， list 必須提前創(chuàng)建，如果元素個數(shù)很多，就會消耗很大的內(nèi)存。

以上就是Python 列表推導(dǎo)式需要注意的地方的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Python 列表推導(dǎo)式的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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