生成式 ( 串列、字典、集合、元組 )

生成式 ( Comprehension ) 是 Python 的語法之一，可以運用在可迭代的物件上，只要撰寫一行程式碼就能完成多行的任務，大幅增加程式碼的簡潔性與可讀性，這篇教學將會介紹串列生成式、字典生成式和集合生成式 ( 元組 tuple 並沒有生成式，而是用類似生成式的方式產生 tuple )。

快速導覽：串列生成式、串列生成式搭配 if、字典生成式、集合生成式、元組 ( 數組 ) 生成式

本篇使用的 Python 版本為 3.7.12，所有範例可使用 Google Colab 實作，不用安裝任何軟體 ( 參考：使用 Google Colab )

串列生成式

串列生成式只要撰寫一行程式碼，就能快速產生一個串列，其語法為：

result = [expression for item in iterable]

• result：生成的新串列。
• expression：生成的項目。
• item：從迭代物件裡取出的項目。
• iterable：可迭代的物件。

下方的程式碼裡，如果要產生一個 1～9 數字平方的串列，除了可以單純透過 for 迴圈搭配串列，也可以使用串列生成式來實現，串列生成式裡「[j*j for j in range(1,10)]」，會依序取出 1～9 的數字，然後提供給最前方的 j，最後生成 jxj 的結果。

# 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]

再看一個例子：「有一個 a 串列，接著要建立一個 b 串列，b 串列每個內容項目是 a 串列的最大值減去其他項目的值」，這時使用串列生成式，整個程式碼就會變得非常簡潔。

# 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]

如果需要兩層 for 迴圈才能生成的串列，同樣也能使用串列生成式來產生。

# 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 的內建函式，針對產生的項目做處理，下面的程式，只要透過一行串列產生式，就能取出二維陣列裡的最小值。

# 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

串列生成式不僅能使用 for 迴圈快速產生串列，也可以搭配 if 判斷式，快速篩選並產生對應的內容，下方的程式碼，透過串列生成式，將 if 放在後方，就能直接產生一個偶數的串列。

# 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]

如果將 if 放在 for 的前方，就必須加上 else ( 三元運算式 ( 條件運算式 ) )，下方的例子，會將偶數的項目保留，奇數項目替換成 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

字典生成式只要撰寫一行程式碼，就能快速產生一個字典，其語法為：

result = {key: value for item in iterable}

• result：生成的新字典。
• key：生成的鍵。
• value：生成的值。
• item：從迭代物件裡取出的項目。
• iterable：可迭代的物件。

下方的例子，會建立一個項目數值平方的字典。

# 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

集合生成式只要撰寫一行程式碼，就能快速產生一個集合，其語法為：

result = {value for item in iterable}

• result：生成的新集合。
• value：生成的值。
• item：從迭代物件裡取出的項目。
• iterable：可迭代的物件。

下方的例子，會建立一個項目數值平方的集合。

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}

元組 ( 數組 ) 生成式

元組沒有生成式的語法，但是有類似的方式可以生成元組，其語法為：

variable = tuple(value for item in iterable)

• variable：型別為 tuple 的變數。
• value：生成的值。
• item：從迭代物件裡取出的項目。
• iterable：可迭代的物件。

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

也可以使用運算式以及 if 判斷式產生 tuple。

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

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