Python 列表推导式与集合推导式：异同与应用场景

1. 列表推导式

(1) 基本概念

列表推导式是一种快速创建列表的方法。它允许你在一行代码中生成一个新的列表，而不需要使用传统的 for 循环。

(2) 语法

new_list = [expression for item in iterable if condition]

• expression：对每个元素执行的操作。
• item：迭代变量。
• iterable：可迭代对象（如列表、元组、字符串等）。
• if condition：可选的条件语句，用于过滤元素。

(3) 示例

假设我们有一个列表，包含一些数字，我们想创建一个新的列表，其中只包含偶数：

numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
even_numbers = [num for num in numbers if num % 2 == 0]
print(even_numbers)  # 输出: [2, 4, 6, 8, 10]

2. 集合推导式

(1) 基本概念

集合推导式类似于列表推导式，但它用于创建集合而不是列表。集合中的元素是唯一的，没有重复项。

(2) 语法

new_set = {expression for item in iterable if condition}

• expression：对每个元素执行的操作。
• item：迭代变量。
• iterable：可迭代对象（如列表、元组、字符串等）。
• if condition：可选的条件语句，用于过滤元素。

(3) 示例

假设我们有一个列表，包含一些数字，我们想创建一个新的集合，其中只包含偶数：

numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 2, 4, 6, 8, 10]
even_numbers_set = {num for num in numbers if num % 2 == 0}
print(even_numbers_set)  # 输出: {2, 4, 6, 8, 10}

3. 列表推导式与集合推导式的异同

相同点：

• 语法结构相似，都包含表达式、迭代变量、可迭代对象和条件语句。
• 都可以用于快速生成新的数据结构。
• 都支持嵌套推导式。

不同点：

• 数据结构：列表推导式生成的是列表，集合推导式生成的是集合。
• 唯一性：集合中的元素是唯一的，而列表中的元素可以重复。
• 顺序：列表保持插入顺序，集合不保证顺序。

4. 应用场景

列表推导式：

• 数据处理：快速生成新的列表，例如过滤、转换数据。
• 性能优化：相比传统的 for 循环，列表推导式通常更高效。

集合推导式：

• 去重：快速去除重复元素。
• 集合操作：进行集合运算，如并集、交集、差集等。

5. 实践示例

(1) 列表推导式示例

假设我们有一个列表，包含一些字符串，我们想创建一个新的列表，其中每个字符串都被转换为大写：

words = ['apple', 'banana', 'cherry']
upper_words = [word.upper() for word in words]
print(upper_words)  # 输出: ['APPLE', 'BANANA', 'CHERRY']

(2) 集合推导式示例

假设我们有两个列表，分别包含一些数字，我们想找到两个列表中的公共元素：

list1 = [1, 2, 3, 4, 5]
list2 = [4, 5, 6, 7, 8]
common_elements = {num for num in list1 if num in list2}
print(common_elements)  # 输出: {4, 5}

6. 实战案例

假设我们有一个包含多个子列表的列表，每个子列表代表一个学生的成绩记录。我们想找出所有学生的最高分，并统计每个最高分出现的次数。

# 学生成绩记录
grades = [
    [85, 90, 92],
    [78, 88, 95],
    [92, 98, 89],
    [88, 92, 95],
    [90, 95, 98]
]

# 使用列表推导式找到每个学生的最高分
highest_grades = [max(student) for student in grades]
print(highest_grades)  # 输出: [92, 95, 98, 95, 98]

# 使用集合推导式找到所有不同的最高分
unique_highest_grades = {grade for grade in highest_grades}
print(unique_highest_grades)  # 输出: {92, 95, 98}

# 统计每个最高分出现的次数
from collections import Counter
grade_counts = Counter(highest_grades)
print(grade_counts)  # 输出: Counter({95: 2, 98: 2, 92: 1})

总结

本文详细介绍了 Python 中的列表推导式和集合推导式，包括它们的基本概念、语法、应用场景以及它们之间的异同点。通过具体的示例和实战案例，展示了如何在实际开发中灵活运用这两种强大的工具。