生成式 comprehension

生成式 ( Comprehension ) 是 Python 的语法之一，可以运用在可迭代的对象上，只要撰写一行程序码就能完成多行的任务，大幅增加程序码的简洁性与可读性，这篇教学将会介绍串列生成式、字典生成式和集合生成式 ( 元组 tuple 并没有生成式，而是用类似生成式的方式产生 tuple )。

快速导览：串列生成式、串列生成式搭配 if、字典生成式、集合生成式、元组 ( 数组 ) 生成式

本篇使用的 Python 版本为 3.7.12，所有范例可使用 Google Colab 实作，不用安装任何软件 ( 参考：使用 Google Colab )

串列生成式

串列生成式只要撰写一行程序码，就能快速产生一个串列，其语法为：

result = [expression for item in iterable]

• result：生成的新串列。
• expression：生成的项目。
• item：从迭代对象里取出的项目。
• iterable：可迭代的对象。

下方的程序码里，如果要产生一个 1～9 数字平方的串列，除了可以单纯透过 for 循环搭配串列，也可以使用串列生成式来实现，串列生成式里“[j*j for j in range(1,10)]”，会依序取出 1～9 的数字，然后提供给最前方的 j，最后生成 jxj 的结果。

# 單純寫法
a = []
for i in range(1, 10):
    a.append(i*i)
print(a)      # [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

# 使用串列生成式
b = [j*j for j in range(1,10)]
print(b)      # [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

再看一个例子：“有一个 a 串列，接着要建立一个 b 串列，b 串列每个内容项目是 a 串列的最大值减去其他项目的值”，这时使用串列生成式，整个程序码就会变得非常简洁。

# 單純寫法
a = [10,20,30,40,50,60,70,80,90]
b = []
for i in a:
    b.append(max(a) - i)     # 用 a 的最大值減去每個項目
print(b)                   # [80, 70, 60, 50, 40, 30, 20, 10, 0]

# 使用串列生成式
a = [10,20,30,40,50,60,70,80,90]
b = [max(a)-i for i in a]
print(b)                   # [80, 70, 60, 50, 40, 30, 20, 10, 0]

如果需要两层 for 循环才能生成的串列，同样也能使用串列生成式来产生。

# 單純寫法
# 將兩層 for 迴圈的 i 和 j 加在一起，變成新串列的項目
a = []
for i in 'abc':
    for j in range(1,4):
        a.append(i + str(j))
print(a)        # ['a1', 'a2', 'a3', 'b1', 'b2', 'b3', 'c1', 'c2', 'c3']

# 使用串列生成式
# 兩個 for 迴圈分別產生 i 和 j
a = [i + str(j) for i in 'abc' for j in range(1, 4)]
print(a)        # ['a1', 'a2', 'a3', 'b1', 'b2', 'b3', 'c1', 'c2', 'c3']

此外，串列生成式也可以加入 Python 的内建函数，针对产生的项目做处理，下面的程序，只要透过一行串列产生式，就能取出二维数组里的最小值。

# 單純寫法
a = [[100, 200, 300, 400, 500], [100, 200, 500, 2, 1]]
b = []
for i in a:
    b.append(min(i))  # 將二維串列中每個串列裡的最小值取出，變成新的串列
print(min(b))         # 1，印出新的串列裡的最小值

# 使用串列生成式
a = [[100, 200, 300, 400, 500], [100, 200, 500, 2, 1]]
print(min([min(i) for i in a]))   # 1

串列生成式搭配 if

串列生成式不仅能使用 for 循环快速产生串列，也可以搭配 if 判断式，快速筛选并产生对应的内容，下方的程序码，透过串列生成式，将 if 放在后方，就能直接产生一个偶数的串列。

# 單純寫法
a = []
for i in range(1,10):
    if i%2 == 0:
        a.append(i)   # 取出偶數放入變數 a
print(a)              # [2, 4, 6, 8]

# 使用串列生成式
a = [i for i in range(1, 10) if i%2 == 0]
print(a)           # [2, 4, 6, 8]

如果将 if 放在 for 的前方，就必须加上 else ( 三元运算式 ( 条件运算式 ) )，下方的例子，会将偶数的项目保留，奇数项目替换成 100。

a = []
for i in range(1,10):
    if i%2 == 0:
        a.append(i)   # 取出偶數放入變數 a
    else:
        a.append(100) # 如果是奇數，將 100 放入變數 a
print(a)          # [100, 2, 100, 4, 100, 6, 100, 8, 100]

a = [i if i%2==0 else 100 for i in range(1, 10)]
print(a)          # [100, 2, 100, 4, 100, 6, 100, 8, 100]

字典生成式

字典生成式只要撰写一行程序码，就能快速产生一个字典，其语法为：

result = {key: value for item in iterable}

• result：生成的新字典。
• key：生成的键。
• value：生成的值。
• item：从迭代对象里取出的项目。
• iterable：可迭代的对象。

下方的例子，会建立一个项目数值平方的字典。

# 單純寫法
a = {}
for i in range(1,10):
    a[i] = i*i   # 將 i*i 對應指定的鍵
print(a)         # {1: 1, 2: 4, 3: 9, 4: 16, 5: 25, 6: 36, 7: 49, 8: 64, 9: 81}

# 使用字典生成式
a = {i:i*i for i in range(1,10)}
print(a)       # {1: 1, 2: 4, 3: 9, 4: 16, 5: 25, 6: 36, 7: 49, 8: 64, 9: 81}

集合生成式

集合生成式只要撰写一行程序码，就能快速产生一个集合，其语法为：

result = {value for item in iterable}

• result：生成的新集合。
• value：生成的值。
• item：从迭代对象里取出的项目。
• iterable：可迭代的对象。

下方的例子，会建立一个项目数值平方的集合。

a = set()
for i in range(1,10):
    a.add(i*i)   # 將 i*i 新增到集合裡
print(a)         # {64, 1, 4, 36, 9, 16, 49, 81, 25}

a = {i*i for i in range(1,10)}
print(a)       # {64, 1, 4, 36, 9, 16, 49, 81, 25}

元组 ( 数组 ) 生成式

元组没有生成式的语法，但是有类似的方式可以生成元组，其语法为：

variable = tuple(value for item in iterable)

• variable：型别为 tuple 的变数。
• value：生成的值。
• item：从迭代对象里取出的项目。
• iterable：可迭代的对象。

a = tuple(i for i in range(10))
print(a)   # (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9)

也可以使用运算式以及 if 判断式产生 tuple。

a = tuple(i*i for i in range(10) if i>5)
print(a)   # (36, 49, 64, 81)

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