形象地解释 Python 中的列表解析

有时候,如果一种编程设计模式想要“捍卫”自己独特的语法形态不被改变,就会把自己变成普遍的流行趋势。Python 的列表推导就是这样一个典型的语法糖的例子。

Python 中的列表推导是非常棒的,但是要精通它们就比较困难了,因为它不是在解决一个新的问题:它只是提供了一种新的语法来解决一个已经存在的问题。

让我们来学习一下什么是列表推导,以及如何辨别什么时候该使用列表推导。

什么是列表推导?

列表推导是一个将一个列表(实际上是任意可迭代对象)转换成另一个列表的工具。在转换时,每个元素都可以按照某个条件被包含在新的列表中,并根据需要做出一些变换。

如果你熟悉函数式编程,你可以把列表推导想成是一个filter后面跟了一个map的语法糖

如果你不熟悉函数式编程,别担心,我会用for循环来解释。

从循环到列表推导

每个列表推导都可以重写成for循环的形式,但并不是每一个for循环都可以重写成列表推导。

要理解什么时候该使用列表推导,关键在于不断练习辨别哪些问题看起来像是列表推导。

如果你能把你的代码重写成这个样子的for循环,那你就能把它重写成列表推导:

你可以把上面的for循环重写成这个样子的列表推导:

列表推导:动态图™

看起来不错,不过具体要怎么做呢?

我们用复制粘贴来把一个for循环变成列表推导。

下面是复制粘贴的顺序:

  1. 复制给新列表赋值的语句(第三行)
  2. 把我们append到新列表的表达式复制过来(第六行)
  3. 复制for循环的那一行,除去末尾的:(第四行)
  4. 复制if语句,除去末尾的:(第五行)

现在我们就把下面这个for 循环:

变成了这个样子:

列表推导:现在加上颜色

我们来给代码加上高亮。

doubled_odds = []
    for n in numbers:
        if n % 2 == 1:
            doubled_odds.append(n * 2)
doubled_odds = [n * 2 for n in numbers if n % 2 == 1]

  1. 复制给新列表赋值的语句
  2. 把我们append到新列表的表达式复制过来
  3. 复制for循环的那一行,除去末尾的:
  4. 复制if语句,同样去掉:

无条件列表推导

但如果是没有条件语句(就是末尾的那个if SOMETHING)的情形呢?这些循环添加元素的for循环比我们刚刚讲过的那种循环并根据条件添加元素的要更简单。

没有if语句的for循环:

同样的代码写成列表推导:

下面是变换的动态图:

我们可以按照下列步骤从for循环里复制粘贴:

  1. 复制给新列表赋值的语句(第三行)
  2. 把我们append到新列表的表达式复制过来(第五行)
  3. 复制for循环的那一行,除去末尾的:(第四行)

嵌套循环

如果是带有嵌套循环的列表推导呢?……

这是把一个矩阵平铺成向量的for循环:

这是相应的列表推导:

列表推导里的嵌套循环读起来并不像是英语散文那样通俗易懂。

注意:我在脑袋里想把这个列表推导写成这个样子:

但是这是不对的!这里我错把两个循环颠倒了,上面的那个才是正确的。

在处理列表推导里的嵌套for循环时,要记住:for语句的顺序和原来的循环中for语句的顺序是一样的。

其他推导式

这个原则同样适用于集合推导和字典推导。

下面的代码创建了一个由一个序列中所有单词的首字母组成的集合:

写成集合推导:

创建一个新的字典把原来字典的值和键值交换的代码:

写成字典推导:

可读性很重要

你有没有发现上面的这些列表推导可读性比较差?当那些比较长的列表推导写在一行里的时候,我经常觉得它们很难读懂。

记住,Python 允许在括号之间进行换行。

列表推导

换行前

换行后

列表推导中的嵌套循环

换行前

换行后

字典推导

换行前

换行后

注意,我们不是随便换行的:在写列表推导的时候我们复制粘贴了很多条语句,我们是在这些语句之间换行的。在用各种颜色标注的版本中,我们是在颜色发生变化时换行的。

和我一起学

我最近在 PyLadies Remote 上开设了关于列表推导的课程

如果你想听我讲以上任何一个主题,请查看以下视频:(译注:以下视频均位于 Youtube)

  1. list comprehensions
  2. generator expressions
  3. set comprehensions
  4. dictionary comprehensions

总结

当你努力去写一个推导式的时候,不要慌,从复制粘贴for循环中的内容着手。

任何一个这样形式的循环:

都可以重写成这样的推导式:

如果你能把一个for循环变形成上面的样子,你就可以把它重写成一个推导式。

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