Генераторы списков. Общие понятия

Содержание

1. Генераторы списков. Понятия. Общая форма
2. Пример простейшего генератора списка, который обрабатывает список, кортеж и множество
3. Замена генератора списка другими средствами языка Python. Примеры
4. Генератор списка, в котором добавляются проверки if. Примеры
- 4.1. Сформировать список с элементами, кратными 5
- 4.2. Сформировать список с элементами. Решение с использованием генератора списка, цикла for и функции filter()
Связанные темы

Поиск на других ресурсах:

1. Генераторы списков. Понятия. Общая форма

В языке Python генераторы списков — это реализация цикла for особым образом, при котором генерируется список на основе данных и действий, выполняемых над этими данными. Генераторы списков – это механизм (способ) получения списка на основе некоторого правила (набора правил). Генераторы списков сочетаются с элементами функционального программирования, в т. ч. функциями map() и filter().

Самая общая форма генератора списка с одной переменной-счетчиком выглядит следующим образом

[ expression for variable in sequence [if cond] ]

здесь

expression — выражение, которое вычисляется над каждым элементом последовательности sequence. В результате образуется новая последовательность в виде списка;
variable — переменная-счетчик, которая по очереди принимает значения из последовательности sequence;
sequence — последовательность элементов. Это может быть список, кортеж, множество;
cond — условное выражение в операторе if, который может использоваться для образования нового списка согласно условию.

Общая форма любого генератора списка для произвольного количества вложенных циклов имеет вид

[ expression for variable1 in sequence1 [if cond1]
             for variable2 in sequence2 [if cond2]
             ...
             for variableN in sequenceN [if condN] ]

здесь

expression — некоторое выражение, вычисляемое над каждым элементом последовательности. Если в выражении фигурирует переменная-счетчик variable1, variable2, variableN, то каждый раз вычисляется значение этой переменной в соответствии с последовательностью sequence1, sequence2, sequenceN;
variable1, variable2, variableN — переменные-счетчики, которые поочередно принимают значения в соответствии с последовательностями sequence1, sequence2, sequenceN;
sequence1, sequence2, sequenceN — некоторые последовательности (наборы) данных. Этими последовательностями могут быть списки, кортежи, множества;
cond1, cond2, condN — условные выражения согласно синтаксису Python, которые используются в операторе if.

⇑

2. Пример простейшего генератора списка, который обрабатывает список, кортеж и множество

В примере продемонстрировано применение генератора списка для объектов, являющихся списками кортежами и множествами.

# Генераторы списков

# Задача.
# Для заданного набора целых чисел сформировать список,
# в котором все элементы возводятся в квадрат

# 1. Решение для списка чисел.
# 1.1. Указанный список чисел
L = [ 34, 76, 12, 35 ]

# 1.2. Записать генератор, получить результат
res_L = [ x*x for x in L ]

# 1.3. Вывести результат
print("res_L = ", res_L) # res_L = [1156, 5776, 144, 1225]

# 2. Решение для кортежа
# 2.1. Указанный кортеж
T = ( 11, 77, 23, 14, 20)

# 2.2. Записать генератор, получить результат
res_T = [ x**2 for x in T ]

# 2.3. Вывести результат
print("res_T = ", res_T) # res_T = [121, 5929, 529, 196, 400]

# 3. Решение для множества
# 3.1. Указанное множество
S = { 2, 2, 8, 3, 3, 4, 5}

# 3.2. Сформировать генератор, который умножит элементы множества на 5
res_S = [ 5*t for t in S ]

# 3.3. Вывести результат,
#     учитывая что элементы в множестве не повторяются
print("res_S = ", res_S) # res_S = [40, 10, 15, 20, 25]

Результат выполнения программы

res_L = [1156, 5776, 144, 1225]
res_T = [121, 5929, 529, 196, 400]

⇑

3. Замена генератора списка другими средствами языка Python. Примеры

Генератор списка может быть заменен другими средствами языка Python, а именно:

использованием базовых операторов языка как for, while, if и тому подобное;
функцией map(), если требуется обработка элементов набора без дополнительных условий. Как известно, функция map() отражает некоторую реализованную функцию на последовательность;
функцией filter(), если требуется обработка элементов набора согласно некоторой условием if. В этом случае, при формировании нового списка с исходной последовательности, пропускаются элементы значения которых в операторе if возвращает False.

Однако, в этом случае преимуществом генератора списка есть более простой программный код, который легче воспринимается.

⇑

3.1. Замена генератора списка комбинацией базовых операторов for, while. Пример

Любой алгоритм в Python можно реализовать с использованием стандартных операторов языка for, while, if и тому подобное.

Задача. Задан список слов, в которых встречается символ ‘_’ (подчеркивание). Создать новый список, в котором символ подчеркивания в словах ‘_’ заменить символом ‘ ‘ (пробел).

Решение. Решение с помощью генератора списка

# Решение с помощью генератора списка

# Исходный набор слов
L = [ "ab_cd_e", "abc", "a_b_c", "a__bc_d_", "__" ]

# Сконструировать генератор списка
resL = [ x.replace('_', ' ') for x in L ]

# Вывести новый список
print("resL = ", resL) # resL = ['ab cd e', 'abc', 'a b c', 'a bc d ', '   ']

В вышеприведенном фрагменте генератор списка использует функцию replace() для замены символа.

Решение с использованием цикла for и оператор if

# Исходный набор слов
L = [ "ab_cd_e", "abc", "a_b_c", "a__bc_d_", "__" ]

resL = []
for x in L:
    s = ""
    for c in x:
        if (c == '_'):
            s = s + ' '
        else:
            s = s + c
    resL = resL + [s]

# Вывести результат
print("resL = ", resL)

Возможно и другое решение с использованием функции replace()

# Исходный набор слов
L = [ "ab_cd_e", "abc", "a_b_c", "a__bc_d_", "__" ]

# Сформировать новый список используя функцию replace()
resL = []
for x in L:
    resL = resL + [x.replace('_', ' ')]

# Вывести результат
print("resL = ", resL)

Решение с использованием цикла while, оператора if и функции replace()

# Исходный набор слов
L = [ "ab_cd_e", "abc", "a_b_c", "a__bc_d_", "__" ]

# Сформировать новый список используя
# операторы while, if и функцию replace()
resL = L
i = 0
while i < len(L):
    resL[i] = resL[i].replace('_', ' ')
    i = i+1

# Вывести результат
print("resL = ", resL)

⇑

3.2. Замена генератора списка функцией map(). Пример

Если на элементы списка нужно наложить некоторую функцию, то для этого можно применить функцию map().

Решение. Для решения задачи используется функция map(), которая накладывает на каждый элемент списка функцию замены символа replace().

# Заданный набор слов
L = [ "ab_cd_e", "abc", "a_b_c", "a__bc_d_", "__" ]

# Сформировать новый список используя возможности функции map()
resL = list(map((lambda x: x.replace('_', ' ')), L))

# Вывести результат
print("resL = ", resL)

Решение этой задачи с помощью генератора списка описано в п. 4.1.

⇑

3.3. Замена генератора списка функцией filter(). Пример

Функцию filter() целесообразно применять когда нужно получить новый список, который образуется с использованием некоторого условия.

Задача. Задан набор слов. Сформировать новый список, содержащий слова, длина которых более 4 символов.

Решение. Решение задачи с помощью генератора списка

# Сравнение генераторов списков с функцией filter

# Задан набор слов (строк).
# Выбрать слова, имеющие более 4-х символов.

# Исходный набор слов
L = [ "abcde", "123", "12345", "qwerty", "XXL" ]

# Сформировать новый список используя генератор списков
resL = [ x for x in L if len(x)>4 ] # resL = ['abcde', '12345', 'qwerty']

# Вывести результат
print("resL = ", resL)

Решение задачи с помощью функции filter()

# Исходный набор слов
L = [ "abcde", "123", "12345", "qwerty", "XXL" ]

# Сформировать новый список используя функцию filter()
resL = list(filter((lambda x: len(x)>4), L))

# Вывести результат
print("resL = ", resL)

⇑

4. Генератор списка, в котором добавляются проверки if. Примеры

4.1. Сформировать список с элементами, кратными 5

Задача. Используя генератор списка, для заданного списка чисел сформировать новый список, в котором каждый элемент кратный числу 5.

Решение. Текст программы на языке Python следующий.

# Генераторы списков

# Задача.
# Для исходного набора целых чисел сформировать список,
# в котором все элементы набора кратны 5.

# 1. Исходный список чисел
L = [ 34, 76, 12, 35, 20, 18, 11, 55, 5 ]

# 2. Сформировать генератор списка, получить результат
res = [ item for item in L if item % 5 == 0 ]

# 3. Вывести результат
print("res = ", res) # res = [35, 20, 55, 5]

Как видно из вышеприведенного кода, для определения того, кратен ли элемент списка числу 5, используется проверка условия

if item % 5 == 0

Это условие позволяет отфильтровать числа, которые не кратны 5.

Как результат программа выдаст следующий результат

res = [35, 20, 55, 5]

⇑

4.2. Сформировать список с элементами. Решение с использованием генератора списка, цикла for и функции filter()

Задача. Для заданного списка строк, сформировать новый список, в котором каждая строка имеет две буквы «z». Для решения задачи использовать следующие способы:

с помощью генератора списка;
с помощью стандартного цикла for;
с помощью функции filter().

Решение. Для вычисления количества вхождений символа (подстроки) в строке используется стандартная функция count().

Текст программы, решающей данную задачу, следующий

# Генераторы списков

# Задача.
# Для заданного набора строк сформировать новый список,
# в котором все элементы имеют две литеры 'z'

# 1. Исходный список строк
L = [ 'abcz', 'zzz', 'zz', 'azaz', 'abz', 'zabcz', 'azaazab' ]

# 2. Решение с помощью генератора списка.
res1 = [ s for s in L if s.count('z')==2 ] # использовать функцию count()

# 3. Решение с помощью стандартного цикла for
res2 = []
for s in L:
    if s.count('z') == 2:
        res2.append(s)

# 4. Решение с помощью функции filter()
res3 = list(filter((lambda s: s.count('z') == 2), L))

# 5. Вывести результат
print("res1 = ", res1) # res1 = ['zz', 'azaz', 'zabcz', 'azaazab']
print("res2 = ", res2) # res2 = ['zz', 'azaz', 'zabcz', 'azaazab']
print("res3 = ", res3) # res3 = ['zz', 'azaz', 'zabcz', 'azaazab']