列表推导式

列表推导式：一种传统方法

Python 的一个重要特性是列表推导式。在网上的各种示例中，它会反复出现，因此我们单独来学习它。虽然列表推导式在技术上不属于 NumPy 的一部分，但为了更好地解释本课内容，我们在这里进行补充说明。

以下是列表推导式的传统写法。我们先看代码，再详细讨论。

1#!/usr/bin/python
2
3import numpy as np
4
5def main():
6    x = [5, 10, 15, 20, 25]
7    # 将 y 声明为空列表
8    y = []
9
10    # 传统方式（不够理想）
11    for counter in x:
12        y.append(counter / 5)
13
14    print("\n传统方式：x = {} y = {}\n".format(x, y))
15
16    # Python 式写法
17    # 使用列表推导式
18    z = [n / 5 for n in x]
19    print("列表推导式：x = {} z = {}\n".format(x, z))
20
21    # 最后，使用 NumPy
22    try:
23        a = x / 5
24    except:
25        print("不，你不能对普通的 Python 列表直接做除法\n")
26
27    a = np.array(x)
28    b = a / 5
29
30    print("使用 NumPy：a = {} b = {}\n".format(a, b))
31
32    return "使用 NumPy：a = {} b = {}\n".format(a, b)
33
34if __name__ == "__main__":
35    main()

我们在第 3 行导入 numpy，并将其简写为 np（这意味着我们无需每次都输入 numpy，这是 Python 中常见的命名习惯）。

接下来，在上面代码块的第 6–8 行中，我们将 x 初始化为五个值，并将 y 初始化为空列表。

我们的目标是将 x 中每个元素除以 5 后的结果存入 y。对于有 C 或 C++ 背景的人来说，最可能采用的方法如下面代码块的第 8–9 行所示：

我们遍历 x，对其中每一个值都除以 5，并将其添加到 y 中。

然后我们打印结果。这里唯一的新内容是第 11 行代码中的 format() 方法。要打印的内容放在 {} 中，实际值则传入 format() 函数中。

以下是运行结果：

1#!/usr/bin/python
2import numpy as np
3
4x = [5, 10, 15, 20, 25]
5# 将 y 声明为空列表
6y = []
7for counter in x:
8    y.append(counter / 5)
9
10print("\n传统方式：x = {} y = {}\n".format(x, y))

如今，Python 提供了一种更简便的方法，称为 列表推导式。当我们处理列表时，通常会用到它。最常见的任务之一就是创建一个列表，对其进行操作，然后生成一个新的列表。由于这种模式非常常见，Python 开发者为此设计了简洁高效的语法。

列表推导式的基本格式

1[ <对每个元素的操作> for value in list ]

在我们的例子中，我们要将 x 中的每个元素除以 5。

1z = [n / 5 for n in x]
2print("列表推导式：x = {} z = {}\n".format(x, z))

我们使用了一个新变量 z。让我们拆解这个列表推导式：

1[for n in x]

这部分相当于标准的 for 循环，我们将遍历列表 x 中的所有值。

1[n / 5 for n in x]

对于 x 中的每个值 n，将其除以 5。方括号 [] 会将结果自动转换为列表。

与之前的写法相比，我们用一行代码替代了三行。这是一个非常简单的例子。作为一个基本规则：只要涉及列表操作，我们建议优先使用列表推导式。

使用 NumPy 的列表推导式

但为什么我们不能直接对 x 做除以 5 的操作呢？我们来尝试一下：

1try:
2    a = x / 5
3except:
4    print("不，你不能对普通的 Python 列表直接做除法\n")

上述代码使用了 Python 的 try 与 except 语句块。它尝试执行代码，如果发生异常，则进入 except 块。在此例中，无法对普通列表进行除法运算，因此会触发异常。但如果我们使用 NumPy 数组，就可以实现这一点，如下面代码块的第 17–18 行所示。

我们将 x 转换为 NumPy 数组，使用 np.array 命令。现在，我们可以直接对数组 a 进行除以 5 的操作。现在请运行下面的代码，查看结果。

1#!/usr/bin/python
2
3import numpy as np
4
5def main():
6    x = [5, 10, 15, 20, 25]
7
8    # 将 y 声明为空列表
9    y = []
10
11    # Python 式写法
12    # 使用列表推导式
13    z = [n / 5 for n in x]
14    print("列表推导式：x = {} z = {}\n".format(x, z))
15
16    a = np.array(x)
17    b = a / 5
18
19    print("使用 NumPy：a = {} b = {}\n".format(a, b))
20
21    return "使用 NumPy：a = {} b = {}\n".format(a, b)
22
23if __name__ == "__main__":
24    main()

总结：NumPy 和列表推导式各有优势。本课的目的并非推崇某一种方法优于另一种，而是帮助大家理解两种方式的特点，从而根据实际情况自由选择。希望这些内容对你有所帮助，让你能够自信地做出合适的选择！