List Comprehension: Python 的 For Loop 怎樣使用？

要數 Python 其中一個最吸引我的地方，就是能夠將編程的 For Loop 極度簡化成一行淺白的 Code。對於十分懶惰的我，無疑是個解脫。這個特別的編程語法名為 List Comprehension。

簡單而言，List Comprehension 是一個重整列表的方法。透過原來的列表，加以一些簡單的處理，去製做一個新的列表。在大部分其他的編程語言，例如 C、Java、VB 等，通常我們需要明確地 （Explicitly） 寫出 For Loop ，但在 Python 編程裡，可以透過隱密的 （Implicit）語法達至相同效果。

除了簡單處理以外，List Comprehension 亦能用以製做字典（Dictionary）、元組（Tuple）等可疊代（iterable）的資料結構，又可以自訂功能，用途可能遠比您想像大！

列表 List Comprehension

列表（List）

最原始的 List Comprehension 例子是將一個 List 轉換成另外一個 List。編程語法是：

output_list = [func(x) for x in input_list]

我們先看看以下例子：

在這個例子，我們簡單地在每款生果上標記「生果」。對比起傳統的 For Loop，List Comprehension 的語法：

output = ['生果: ' + x for x in my_list]

更加直接了當。語法的括號代表我們輸出成 List，而 For each 的語法則跟隨每個 element 之後，代表我們隱密地（Implicitly）使用了 For loop。

字典（Dictionary）

另外比較常見的 List Comprehension 可以用於製作字典。字典（Dictionary）多數用作一些 item-attribute 的情況，例如 key 是一班學生，attribute 是他們的身高、體重、血型等。編程語法是：

output_dict = {key(x): item(x) for x in input_list}

我們看看以下例子：

在這個例子，我們製做的字典輸出 2 個屬性：生果的第一個字（例如：蘋果 -> 蘋）、以及類別（生果）。

留意 output 只有 4 個 item，因為字典只能接受獨特（Unique）的 key，所以只有 1 個啤梨而非 2 個啤梨。

元組（Tuple）

元組（Tuple）則用於您想限制有多少 item 的情況，例如 DSE 成績只能是（5**，5*，5，4，3，2，1，U）的 8 個可能性。 編程語法是：

output_tuple = tuple([func(x) for x in input_list])

留意我們需要先製做列表，再以 tuple() 轉換成元組。我們看看以下例子：

透過 List Comprehension，我們輕鬆地將每款生果的名稱字數（例如蘋果 -> 2）輸出成為列表，再轉換成元組。

字典（Dict Comprehension）

另一個非常好用的型態是 Dictionary Comprehension，就是我們的 input 是字典而非列表。編程語法是：

output = {key(k): item(v) for k, v in input_dict.items()}

特別是處理 JSON 類的數據時（例如包含學生的身高、體重、血型等許多 attribute），我們只需要抽取數據裡的其中一項（attribute）， Dict Comprehension 就會非常好使。

我們看看以下例子：

我們使用先前的例子生成的字典，抽取裡面的其中一項。可見 Dict Comprehension 是一種壓縮（Compress）字典的好方法。

條件式 List Comp（If-else）

List Comprehension 更進一層樓的用法是加入條件式處理。這個使 List Comprehension 涵蓋更為廣泛的應用。

當中可以分為 2 種用法：篩選式用途（Filtering），以及辨別式用途（Distinguishing）。

篩選式用途（If）

List Comprehension 可以用於篩選列表/字典裡的項目。編程語法是：

output = [func(x) for x in input_list if cond(x)]

或者

output = {key(k): item(v) for k, v in input_dict.items() if cond(k, v)}

我們來看看以下 2 個例子：

在第 1 個例子，我們在列表選取名字有 2 個字的生果，所以輸出的列表沒有了「橙」。在第 2 個例子，我們在字典選取第一個字為「啤」的生果，所以輸出的字典只有「啤梨」和其相應的屬性（Attribute）。

留意這個用法跟 SQL 裡面的 “SELECT * WHERE COND” 和 Excel 的 =IF() 基本相同。於數據提取（Data Extraction）的角度而言，篩選式的 List Comprehension 是非常強大的工具！

辨別式用途（If-else）

除了篩選式用途，List comprehension 的條件式語法亦能做到辨別式用途，即是透過辨別 element 的特性而輸出不同結果。編程語法是：

output = [func1(x) if cond(x) else func2(x) for x in input_list]

或者

output = {(key1(k) if cond(k, v) else key2(k)): (item1(v) if cond(k, v) else item2(v)) for k, v in input_dict.items()}

這真是一個很長的語法！我們來看看實例：

在第 1 個例子，我們透過辨別式 List Comprehension 把生果的字數串連到生果名字上。第 2 個例子較為複雜：

• 以條件式在 key 註明生果的字數串連到生果名字上
• 以條件式在 value 選取生果的項目（Attribute）：如果生果名字只有 1 個字，選取「類別」，否則選取「第一個字」

在數據轉型（Data Transformation）裡，辨別式的 List Comprehension 是專家。例如我們提取有關學生 JSON 數據時，想透過身高做一個簡單的分類（’高‘ if height > 170 else ‘矮'），那麼字典的 Dict Comprehension 就會十分適合。

自訂功能

如果您需要十分複雜的數據處理，那麼 List Comprehension 仍然能夠符合您的要求！

還記得我們介紹 List Comprehension ，括號裡的是 Func(x) ？沒錯！我們可以使用自訂的功能（Custom Function）製成新的列表。（進階用家：這個類似於其他編程語言的 Lambda function）

我們來看看以下例子。

透過定義 BMI() 一功能，我們成功地計算了鬼滅每個人的 BMI，亦證明了鬼滅的人物設定頗符合身高體重。當然，除了簡單的加減乘除以外，我們亦可以透過自訂功能使用 For Loop 裡的 For Loop 計算 Fibonacci Sequence 等。

自訂功能的編程寫法亦合乎「簡化編程」的原則：我們可以分開 Loop 以及 Lambda function，使我們更容易除錯排難。

List Comprehension 的限制

當然，List Comprehension 亦不能完全取代原始 For Loop 。有時候，我們的 For Loop logic 需要更新幾個不同的變數時，即使使用了自訂功能的 List Comprehension 亦會使編程變得難以理解，甚至不能簡單地以 List Comprehension 寫出。

這類複雜的情況，我們便需要根據問題的需要，先想想有沒有辦法簡化程序。如果確實沒有簡化的餘地，那麼使用原始 For Loop 亦不失為一個好方法。最重要的，是想像自己 6 個月後再看一遍，是否能夠明白這個 List Comprehension。如果不能，那麼原始 For Loop 可能是您最好的答案。

您還想到其他 List Comprehension 的用途嗎？歡迎到「聯絡我們」告訴我們您的主意/問題！