List, dict, set comprehensions

Python поддерживает специальные выражения, которые позволяют компактно создавать списки, словари и множества.

На английском эти выражения называются, соответственно:

  • List comprehensions
  • Dict comprehensions
  • Set comprehensions

К сожалению, официальный перевод на русский звучит как абстракция списков или списковое включение, что не особо помогает понять суть объекта.

В книге использовался перевод "генератор списка", что, к сожалению, тоже не самый удачный вариант, так как в Python есть отдельное понятие генератор и генераторные выражения. Но он лучше отображает суть выражения.

Эти выражения не только позволяют более компактно создавать соответствующие объекты, но и создают их быстрее. И хотя поначалу они требуют определенной привычки использования и понимания, они очень часто используются.

List comprehensions (генераторы списков)

Генератор списка - это выражение вида:

In [1]: vlans = ['vlan {}'.format(num) for num in range(10,16)]

In [2]: print(vlans)
['vlan 10', 'vlan 11', 'vlan 12', 'vlan 13', 'vlan 14', 'vlan 15']

В общем случае, это выражение, которое преобразует итерируемый объект в список. То есть, последовательность элементов преобразуется и добавляется в новый список.

Выражению выше аналогичен такой цикл:

In [3]: vlans = []

In [4]: for num in range(10,16):
   ...:     vlans.append('vlan {}'.format(num))
   ...:

In [5]: print(vlans)
['vlan 10', 'vlan 11', 'vlan 12', 'vlan 13', 'vlan 14', 'vlan 15']

В list comprehensions можно использовать выражение if. Таким образом можно добавлять в список только некоторые объекты.

Например, такой цикл отбирает те элементы, которые являются числами, конвертирует их и добавляет в итоговый список only_digits:

In [6]: items = ['10', '20', 'a', '30', 'b', '40']

In [7]: only_digits = []

In [8]: for item in items:
   ...:     if item.isdigit():
   ...:         only_digits.append(int(item))
   ...:

In [9]: print(only_digits)
[10, 20, 30, 40]

Аналогичный вариант в виде list comprehensions:

In [10]: items = ['10', '20', 'a', '30', 'b', '40']

In [11]: only_digits = [int(item) for item in items if item.isdigit()]

In [12]: print(only_digits)
[10, 20, 30, 40]

Конечно, далеко не все циклы можно переписать как генератор списка, но когда это можно сделать, и при этом выражение не усложняется, лучше использовать генераторы списка.

В Python генераторы списка могут также заменить функции filter и map и считаются более понятными вариантами решения.

С помощью генератора списка также удобно получать элементы из вложенных словарей:

In [13]: london_co = {
    ...:     'r1' : {
    ...:     'hostname': 'london_r1',
    ...:     'location': '21 New Globe Walk',
    ...:     'vendor': 'Cisco',
    ...:     'model': '4451',
    ...:     'IOS': '15.4',
    ...:     'IP': '10.255.0.1'
    ...:     },
    ...:     'r2' : {
    ...:     'hostname': 'london_r2',
    ...:     'location': '21 New Globe Walk',
    ...:     'vendor': 'Cisco',
    ...:     'model': '4451',
    ...:     'IOS': '15.4',
    ...:     'IP': '10.255.0.2'
    ...:     },
    ...:     'sw1' : {
    ...:     'hostname': 'london_sw1',
    ...:     'location': '21 New Globe Walk',
    ...:     'vendor': 'Cisco',
    ...:     'model': '3850',
    ...:     'IOS': '3.6.XE',
    ...:     'IP': '10.255.0.101'
    ...:     }
    ...: }

In [14]: [london_co[device]['IOS'] for device in london_co]
Out[14]: ['15.4', '15.4', '3.6.XE']

In [15]: [london_co[device]['IP'] for device in london_co]
Out[15]: ['10.255.0.1', '10.255.0.2', '10.255.0.101']

На самом деле, синтаксис генератора списка выглядит так:

[expression for item1 in iterable1 if condition1 
            for item2 in iterable2 if condition2
            ...
            for itemN in iterableN if conditionN ]

Это значит, можно использовать несколько for в выражении.

Например, в списке vlans находятся несколько вложенных списков с VLAN'ами:

In [16]: vlans = [[10,21,35], [101, 115, 150], [111, 40, 50]]

Из этого списка надо сформировать один плоский список с номерами VLAN. Первый вариант, с помощью циклов for:

In [17]: result = []

In [18]: for vlan_list in vlans:
    ...:     for vlan in vlan_list:
    ...:         result.append(vlan)
    ...:

In [19]: print(result)
[10, 21, 35, 101, 115, 150, 111, 40, 50]

Аналогичный вариант с генератором списков:

In [20]: vlans = [[10,21,35], [101, 115, 150], [111, 40, 50]]

In [21]: result = [vlan for vlan_list in vlans for vlan in vlan_list]

In [22]: print(result)
[10, 21, 35, 101, 115, 150, 111, 40, 50]

Можно одновременно проходиться по двум последовательностям, используя zip:

In [23]: vlans = [100, 110, 150, 200]

In [24]: names = ['mngmt', 'voice', 'video', 'dmz']

In [25]: result = ['vlan {}\n name {}'.format(vlan, name) for vlan, name in zip(vlans, names)]

In [26]: print('\n'.join(result))
vlan 100
 name mngmt
vlan 110
 name voice
vlan 150
 name video
vlan 200
 name dmz

Dict comprehensions (генераторы словарей)

Генераторы словарей аналогичны генераторам списков, но они используются для создания словарей.

Например, такое выражение:

In [27]: d = {}

In [28]: for num in range(1,11):
    ...:     d[num] = num**2
    ...:

In [29]: print(d)
{1: 1, 2: 4, 3: 9, 4: 16, 5: 25, 6: 36, 7: 49, 8: 64, 9: 81, 10: 100}

Можно заменить генератором словаря:

In [30]: d = {num: num**2 for num in range(1,11)}

In [31]: print(d)
{1: 1, 2: 4, 3: 9, 4: 16, 5: 25, 6: 36, 7: 49, 8: 64, 9: 81, 10: 100}

Еще один пример, в котором надо преобразовать существующий словарь и перевести все ключи в нижний регистр. Для начала, вариант решения без генератора словаря:

In [32]: r1 = {'IOS': '15.4',
    ...:   'IP': '10.255.0.1',
    ...:   'hostname': 'london_r1',
    ...:   'location': '21 New Globe Walk',
    ...:   'model': '4451',
    ...:   'vendor': 'Cisco'}
    ...:

In [33]: lower_r1 = {}

In [34]: for key, value in r1.items():
    ...:     lower_r1[str.lower(key)] = value
    ...:

In [35]: lower_r1
Out[35]:
{'hostname': 'london_r1',
 'ios': '15.4',
 'ip': '10.255.0.1',
 'location': '21 New Globe Walk',
 'model': '4451',
 'vendor': 'Cisco'}

Аналогичный вариант с помощью генератора словаря:

In [36]: r1 = {'IOS': '15.4',
    ...:   'IP': '10.255.0.1',
    ...:   'hostname': 'london_r1',
    ...:   'location': '21 New Globe Walk',
    ...:   'model': '4451',
    ...:   'vendor': 'Cisco'}
    ...:

In [37]: lower_r1 = {str.lower(key): value for key, value in r1.items()}

In [38]: lower_r1
Out[38]:
{'hostname': 'london_r1',
 'ios': '15.4',
 'ip': '10.255.0.1',
 'location': '21 New Globe Walk',
 'model': '4451',
 'vendor': 'Cisco'}

Как и list comprehensions, dict comprehensions можно делать вложенными. Попробуем аналогичным образом преобразовать ключи во вложенных словарях:

In [39]: london_co = {
    ...:     'r1' : {
    ...:     'hostname': 'london_r1',
    ...:     'location': '21 New Globe Walk',
    ...:     'vendor': 'Cisco',
    ...:     'model': '4451',
    ...:     'IOS': '15.4',
    ...:     'IP': '10.255.0.1'
    ...:     },
    ...:     'r2' : {
    ...:     'hostname': 'london_r2',
    ...:     'location': '21 New Globe Walk',
    ...:     'vendor': 'Cisco',
    ...:     'model': '4451',
    ...:     'IOS': '15.4',
    ...:     'IP': '10.255.0.2'
    ...:     },
    ...:     'sw1' : {
    ...:     'hostname': 'london_sw1',
    ...:     'location': '21 New Globe Walk',
    ...:     'vendor': 'Cisco',
    ...:     'model': '3850',
    ...:     'IOS': '3.6.XE',
    ...:     'IP': '10.255.0.101'
    ...:     }
    ...: }

In [40]: lower_london_co = {}

In [41]: for device, params in london_co.items():
    ...:     lower_london_co[device] = {}
    ...:     for key, value in params.items():
    ...:         lower_london_co[device][str.lower(key)] = value
    ...:

In [42]: lower_london_co
Out[42]:
{'r1': {'hostname': 'london_r1',
  'ios': '15.4',
  'ip': '10.255.0.1',
  'location': '21 New Globe Walk',
  'model': '4451',
  'vendor': 'Cisco'},
 'r2': {'hostname': 'london_r2',
  'ios': '15.4',
  'ip': '10.255.0.2',
  'location': '21 New Globe Walk',
  'model': '4451',
  'vendor': 'Cisco'},
 'sw1': {'hostname': 'london_sw1',
  'ios': '3.6.XE',
  'ip': '10.255.0.101',
  'location': '21 New Globe Walk',
  'model': '3850',
  'vendor': 'Cisco'}}

Аналогичное преобразование с dict comprehensions:

In [43]: result = {device: {str.lower(key):value for key, value in params.items()} for device, params in london_co.items()}

In [44]: result
Out[44]:
{'r1': {'hostname': 'london_r1',
  'ios': '15.4',
  'ip': '10.255.0.1',
  'location': '21 New Globe Walk',
  'model': '4451',
  'vendor': 'Cisco'},
 'r2': {'hostname': 'london_r2',
  'ios': '15.4',
  'ip': '10.255.0.2',
  'location': '21 New Globe Walk',
  'model': '4451',
  'vendor': 'Cisco'},
 'sw1': {'hostname': 'london_sw1',
  'ios': '3.6.XE',
  'ip': '10.255.0.101',
  'location': '21 New Globe Walk',
  'model': '3850',
  'vendor': 'Cisco'}}

Set comprehensions (генераторы множеств)

Генераторы множеств в целом аналогичны генераторам списков.

Например, надо получить множество с уникальными номерами VLAN'ов:

In [45]: vlans = [10, '30', 30, 10, '56']

In [46]: unique_vlans = {int(vlan) for vlan in vlans}

In [47]: unique_vlans
Out[47]: {10, 30, 56}

Аналогичное решение, без использования set comprehensions:

In [48]: vlans = [10, '30', 30, 10, '56']

In [49]: unique_vlans = set()

In [50]: for vlan in vlans:
    ...:     unique_vlans.add(int(vlan))
    ...:

In [51]: unique_vlans
Out[51]: {10, 30, 56}

results matching ""

    No results matching ""