Python列表解析式总结

前言

什么是列表解析式？

从循环到解析式

列表解析式：可视化解读

无条件子句的列表解析式

嵌套循环

其他解析式

还要注意可读性

列表解析式 List comprehension

带嵌套循环的列表解析式

字典解析式

总结

补充：if ... else用法

有时候，一个编程设计模式使用得十分普遍，甚至会逐步形成自己独特的语法。Python编程语言中的列表解析式（list comprehension）就是这类语法糖（syntactic sugar）的绝佳代表。

Python中的列表解析式是个伟大的发明，但是要掌握好这个语法则有些难，因为它们并是用来解决全新的问题：只是为解决已有问题提供了新的语法。

什么是列表解析式？

列表解析式是将一个列表（实际上适用于任何可迭代对象（iterable））转换成另一个列表的工具。在转换过程中，可以指定元素必须符合一定的条件，才能添加至新的列表中，这样每个元素都可以按需要进行转换。

如果你熟悉函数式编程（functional programming），你可以把列表解析式看作为结合了filter函数与map函数功能的语法糖：

>>> doubled_odds = map(lambda n: n * 2, filter(lambda n: n % 2 == 1, numbers))
>>> doubled_odds = [n * 2 for n in numbers if n % 2 == 1]

如果你不熟悉函数式编程，也不用担心：我稍后会通过for循环为大家讲解。

从循环到解析式

每个列表解析式都可以重写为for循环，但不是每个for循环都能重写为列表解析式。

掌握列表解析式使用时机的关键，在于不断练习识别那些看上去像列表解析式的问题（practice identifying problems that smell like list comprehensions）。

如果你能将自己的代码改写成类似下面这个for循环的形式，那么你也就可以将其改写为列表解析式：

:::python
new_things = []
for ITEM in old_things:if condition_based_on(ITEM):new_things.append("something with " + ITEM)

你可以将上面的for循环改写成这样的列表解析式：

:::python
new_things = ["something with " + ITEM for ITEM in old_things if condition_based_on(ITEM)]

列表解析式：可视化解读

可视化解读听上去是个不错的注意，但是我们怎么才能做到这点呢？

嘿嘿，只需要从for循环中复制粘贴，稍微调整一下就变成了列表解析式啦。

下面是我们复制粘贴的顺序：

将变量赋值操作复制到新建的空列表中（第三行）
将append()方法中的表达式参数复制到新列表中（第六行）
复制for循环语句，不包括最后的:（第四行）
复制if条件控制语句，同样不包括最后的:（第五行）

这样，我们将从下面这段代码：

:::python
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]doubled_odds = []
for n in numbers:if n % 2 == 1:doubled_odds.append(n * 2)

转换成了这两行代码：

:::python
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]doubled_odds = [n * 2 for n in numbers if n % 2 == 1]

无条件子句的列表解析式

如果是那些没有条件子句（即if SOMETHING部分）的代码呢，又该怎样复制粘贴？这些形式的代码甚至比有条件子句的代码更好实现。

一个没有if语句的for循环：

:::python
doubled_numbers = []
for n in numbers:doubled_numbers.append(n * 2)

上面这段代码页可以改写为一个列表解析式：

:::python
doubled_numbers = [n * 2 for n in numbers]

我们可以从上面那个简单的for循环中，按照这样的顺序复制粘贴：

将变量赋值操作复制到新建的空列表中（第三行）
将append()方法中的表达式参数复制到新列表中（第五行）
复制for循环语句，不包括最后的:（第四行）

嵌套循环

那么嵌套循环（nested loop）又该怎样改写为列表解析式呢？

下面是一个拉平（flatten）矩阵（以列表为元素的列表）的for循环：

:::python
flattened = []
for row in matrix:for n in row:flattened.append(n)

下面这个列表解析式实现了相同的功能：

:::python
flattened = [n for row in matrix for n in row]

列表解析式中的嵌套循环读起来就有点绕口了。

注意：我本能地会想把这个列表解析式写成这样：

:::python
flattened = [n for n in row for row in matrix]

但是这行代码是错误的。这里我不小心颠倒了两个for循环的顺序。正确的代码是之前那个。

如果要在列表解析式中处理嵌套循环，请记住for循环子句的顺序与我们原来for循环的顺序是一致的。

同样地原则也适用集合解析式（set comprehension）和字典解析式（dictionary comprehension）。

其他解析式

下面的代码提取单词序列中每个单词的首字母，创建了一个集合（set）：

:::python
first_letters = set()
for w in words:first_letters.add(w[0])

同样的代码可以改写为集合解析式：

:::python
first_letters = {w[0] for w in words}

下面的代码将原有字典的键和值互换，从而创建了一个新的字典：

:::python
flipped = {}
for key, value in original.items():flipped[value] = key

同样的代码可以改写为字典解析式：

:::python
flipped = {value: key for key, value in original.items()}

还要注意可读性

你有没有发现上面的列表解析式读起来很困难？我经常发现，如果较长的列表解析式写成一行代码，那么阅读起来就非常困难。

不过，还好Python支持在括号和花括号之间断行。

列表解析式 List comprehension

断行前：

:::python
doubled_odds = [n * 2 for n in numbers if n % 2 == 1]

断行后：

:::python
doubled_odds = [n * 2for n in numbersif n % 2 == 1
]

带嵌套循环的列表解析式

断行前：

:::python
flattened = [n for row in matrix for n in row]

断行后：

:::python
flattened = [nfor row in matrixfor n in row
]

字典解析式

断行前：

:::python
flipped = {value: key for key, value in original.items()}

断行后：

:::python
flipped = {value: keyfor key, value in original.items()
}

请注意，我们并不是随意进行断行：我们是在每一行复制过来的代码之后断行的。

总结

纠结于写不出列表解析式吗？不要担心。先写一个for循环，能后按照本文说的顺序复制粘贴，就可以写出解析式了。

任何类似下面代码形式的for循环：

:::python
new_things = []
for ITEM in old_things:if condition_based_on(ITEM):new_things.append("something with " + ITEM)

都可以被改写为下面这种列表解析式：

:::python
new_things = ["something with " + ITEM for ITEM in old_things if condition_based_on(ITEM)]

（有删减）

原文链接：https://treyhunner.com/2015/12/python-list-comprehensions-now-in-color/

补充：if ... else用法

使用列表生成式的时候，有些童鞋经常搞不清楚if...else的用法。

例如，以下代码正常输出偶数：

>>> [x for x in range(1, 11) if x % 2 == 0]
[2, 4, 6, 8, 10]

但是，我们不能在最后的if加上else：

>>> [x for x in range(1, 11) if x % 2 == 0 else 0]File "<stdin>", line 1[x for x in range(1, 11) if x % 2 == 0 else 0]^
SyntaxError: invalid syntax

这是因为跟在for后面的if是一个筛选条件，不能带else，否则如何筛选？

另一些童鞋发现把if写在for前面必须加else，否则报错：

>>> [x if x % 2 == 0 for x in range(1, 11)]File "<stdin>", line 1[x if x % 2 == 0 for x in range(1, 11)]^
SyntaxError: invalid syntax

这是因为for前面的部分是一个表达式，它必须根据x计算出一个结果。因此，考察表达式：x if x % 2 == 0，它无法根据x计算出结果，因为缺少else，必须加上else：

>>> [x if x % 2 == 0 else -x for x in range(1, 11)]
[-1, 2, -3, 4, -5, 6, -7, 8, -9, 10]

上述for前面的表达式x if x % 2 == 0 else -x才能根据x计算出确定的结果。

可见，在一个列表生成式中，for前面的if ... else是表达式，而for后面的if是过滤条件，不能带else。