Списковые включения

Их простейшая форма предусматривает указание накапливающего выражения и одиночной конструкции for:

[ выражение for цель in итерируемый_объект ]

Несмотря на необязательность всех остальных частей, они позволяют выражать более развитые итерации — в списковом включении допускается записывать любое количество вложенных циклов for, каждое из которых может иметь необязательную ассоциированную проверку if, действующую в качестве фильтра. Общая структура списковых включений выглядит следующим образом:

[ выражение for цель1 in итерируемый_объект1 if условие1
for цель2 in итерируемый_объект2 if условие2 . . .
for цельN in итерируемый_объектN if условиеN ]

Когда конструкции for вкладываются внутри спискового включения, они работают подобно эквивалентным вложенным операторам цикла for:

res = [х + у for х in [0, 1, 2] for у in [100, 200, 300]]
res # [100, 200, 300, 101, 201, 301, 102, 202, 302]

Эффект будет таким же, как у показанного ниже существенно более многословного
эквивалента:

res = []
for x in [0, 1, 2]:
    for у in [100, 200, 300]:
        res.append(x + y)

print(res) # [100, 200, 300, 101, 201, 301, 102, 202, 302]

Это списковое включение комбинирует четные числа от 0 до 4 с нечетными числами от 0 до 4, поскольку range() генерирует ряд чисел, НЕ ВКЛЮЧАЯ 5. Конструкции if отфильтровывают элементы на каждой итерации. Вот эквивалентный код на основе операторов:

res == []
for х in range(5) :
    if x % 2 == 0:
        for у in range(5) :
            if у % 2 == 1:
                res.append(x, y)

res # [(0, 1), (0, 3), (2, 1), (2, 3), (4, 1), (4, 3)]

Мы всегда можем индексировать по строкам и столбцам внутри строк с использованием нормальных операций индексации:

M = [[1, 2, 3], 
     [4, 5, 6], 
     [7, 8, 9]]

М[1] # [4, 5, 6]

М[1][2] # 6 (Строка 2, элемент 3)

Cписковые включения являются мощным инструментом для обработки таких структур, потому что они автоматически просматривают строки и столбцы. Скажем, хотя такая структура хранит матрицы по строкам, для сбора значений второго столбца мы можем просто проходить по строкам и извлекать желаемый столбец или проходить по позициям в строках с индексаций в ходе дела:

[row[1] for row in M] # [2, 5, 8]

С применением функции range() генерируется список смещений и производится индексация с одинаковыми номерами строк и столбцов, выбирающая М[0][0], затем М[1][1] и т.д. Во второй строке индекс столбца уравновешивается для извлечения М[0][2], М[1][1] и т.д. (мы предполагаем, что матрица имеет равное количество строк и столбцов):

M = [[1, 2, 3], 
     [4, 5, 6], 
     [7, 8, 9]]

# Диагональ
[M[i][i] for i in range(len(M))] # [1, 5, 9]

# Обратная диагональ
[M[i][len(M)-1-i] for i in range(len(M))] # [3, 5, 7]

В данном случае однократное списковое включение «сплющивает» матрицу до вектора, т.е. списка чисел. Чтобы понять такой код, его можно преобразовать к виду простых операторов:

res = []
for row in М: # Эквиваленты в виде операторов
    for col in row: # Отступ для частей, находящихся дальше справа
        res.append(col + 10)

Чтобы сохранить матрицу, достаточно использовать двойное списковое включение:

[[col + 10 for col in row] for row in M]

Мы можем использовать списковые включения для комбинирования значений множества матриц. В задаче выше строится плоский список, который содержит результат попарного перемножения матриц.

Списковое включение может применяться также как разновидность операции проецирования столбцов. Стандартный API-интерфейс для работы с базами данных SQL в Python возвращает результаты запросов в форме последовательности последовательностей вроде следующей ниже; список представляет таблицу, кортежи — строки, а элементы в кортежах — значения столбцов:

listoftuples = [('bob', 35, 'mgr'), ('sue', 40, 'dev'), ('jack', 51, 'cio')]

С использованием цикла for можно было бы извлечь все значения из выбранного
«столбца» вручную, но списковые включения способны выполнить такую работу за один шаг, к тому же быстрее:

[age for (name, age, job) in listoftuples] # 35, 40, 52