掌握 Python 列表推導式的六種方法
Python是一種簡潔而強大的編程語言，列表推導式（List Comprehensions）就是其中一個讓人愛不釋手的特性。列表推導式提供了一種簡潔的方式來創建列表，尤其是當你需要對序列中的每個元素進行某種操作或過濾時。今天，我們就來詳細探討并掌握Python列表推導式的六種方法。
1. 基礎列表推導式
列表推導式的基本語法是 [表達式 for 項 in 可迭代對象]。它允許你通過一個表達式和for循環來快速生成一個新的列表。
# 創建一個包含1到10的平方的列表
squares = [x**2 for x in range(1, 11)]
print(squares)
# 輸出: [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]這段代碼用一行就實現了過去可能需要幾行代碼才能完成的任務。
2. 添加條件過濾
除了基本表達式，列表推導式還可以包含if語句，用于過濾元素。
# 創建一個包含1到10中偶數的平方的列表
even_squares = [x**2 for x in range(1, 11) if x % 2 == 0]
print(even_squares)
# 輸出: [4, 16, 36, 64, 100]這里，if x % 2 == 0 用于過濾掉奇數，只保留偶數進行平方運算。
3. 嵌套列表推導式
當需要處理二維列表時，嵌套列表推導式可以派上用場。
# 創建一個3x3的矩陣，并將其轉置
matrix = [
[1, 2, 3],
[4, 5, 6],
[7, 8, 9]
]
transposed = [[row[i] for row in matrix] for i in range(3)]
print(transposed)
# 輸出: [[1, 4, 7], [2, 5, 8], [3, 6, 9]]這段代碼首先通過內層列表推導式遍歷矩陣的每一列，然后通過外層列表推導式構建轉置后的矩陣。
4. 使用多個for循環
列表推導式可以包含多個for循環，用于處理更復雜的迭代需求。
# 創建一個笛卡爾積列表，包含(x, y)對，其中x來自[1, 2]，y來自[3, 4]
cartesian_product = [(x, y) for x in [1, 2] for y in [3, 4]]
print(cartesian_product)
# 輸出: [(1, 3), (1, 4), (2, 3), (2, 4)]這段代碼展示了如何通過兩個for循環來生成兩個列表的笛卡爾積。
5. 使用列表推導式進行字符串處理
列表推導式不僅限于處理數字，還可以用于字符串處理。
# 將字符串中的每個字符轉換為大寫，并只保留字母字符
text = "Hello, World!"
upper_letters = [char.upper() for char in text if char.isalpha()]
print(upper_letters)
# 輸出: ['H', 'E', 'L', 'L', 'O', 'W', 'O', 'R', 'L', 'D']這段代碼通過列表推導式將字符串中的每個字母字符轉換為大寫，并過濾掉非字母字符。
6. 結合函數使用列表推導式
列表推導式還可以與自定義函數結合使用，以實現更復雜的操作。
# 定義一個函數，計算一個數的階乘
def factorial(n):
if n == 0 or n == 1:
return 1
else:
return n * factorial(n - 1)
# 計算5以內所有整數的階乘
factorials = [factorial(i) for i in range(6)]
print(factorials)
# 輸出: [1, 1, 2, 6, 24, 120]這里，我們定義了一個計算階乘的函數，并在列表推導式中調用它來計算5以內所有整數的階乘。
實戰案例：分析學生成績
假設我們有一個學生成績列表，每個學生包含姓名和成績。我們希望計算所有學生的平均成績，并找出成績高于平均分的學生。
# 學生成績列表
students = [
{"name": "Alice", "score": 85},
{"name": "Bob", "score": 92},
{"name": "Charlie", "score": 78},
{"name": "David", "score": 90},
{"name": "Eva", "score": 88}
]
# 計算平均成績
average_score = sum(student["score"] for student in students) / len(students)
print(f"平均成績: {average_score}")
# 輸出: 平均成績: 86.6
# 找出成績高于平均分的學生
above_average = [student["name"] for student in students if student["score"] > average_score]
print(f"成績高于平均分的學生: {above_average}")
# 輸出: 成績高于平均分的學生: ['Bob', 'David', 'Eva']在這個案例中，我們首先使用列表推導式計算所有學生的總成績，然后除以學生人數得到平均成績。接著，再次使用列表推導式找出成績高于平均分的學生姓名。
總結
通過本文，我們學習了Python列表推導式的6種常用方法：基礎列表推導式、添加條件過濾、嵌套列表推導式、使用多個for循環、進行字符串處理以及結合函數使用。列表推導式不僅讓代碼更加簡潔，還提高了執行效率。在實際編程中，熟練掌握列表推導式可以大大提升你的編程能力和代碼質量。
