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【Python】リスト内包表記でリストを効率的に生成する方法

作成日：2024月10月09日
更新日：2024年10月09日

pythonでリストを生成する時に
よく使うリスト内包表記について調べたので忘備録として残す

リスト内包表記を使うことで通常のループや関数を使ってリストを作成するよりも、
コードを短く、可読性を高めることができる。

リスト内包表記とは？

リスト内包表記は反復可能オブジェクトから新しリストを作ることができる
リスト作成方法のこと。

たとえば

  • オブジェクトリストから特定の条件にあったオブジェクトのみのリストを作成
  • 変換を伴うリスト生成
  • 特定のルールに基づいてリストを生成

など色々なリストを作ることができる。

反復可能オブジェクト（iterable）とは？

反復可能オブジェクトは、要素を順番に取り出すことができるもので
具体的な下記が該当する

  • リスト: [1, 2, 3]
  • タプル: (1, 2, 3)
  • 文字列: "abc"
  • 辞書: {"a": 1, "b": 2}
  • 集合: {1, 2, 3}

リスト内包表記の基本構文

リスト内包表記の基本構文は

リスト内包表記
[式 for 変数 in iterable if 条件]
  • 式:作成するリストに追加する要素
  • 変数:iterableからの要素を一時的に保持する変数
  • iterable:リスト、タプル、文字列、集合、辞書などの反復可能なオブジェクト
  • 式:リストへの追加条件を指定。真の場合に追加される

リスト内包表記の実装

実際にオブジェクトリストからリスト内包表記を使って
様々な条件のリストを生成してみる。

オブジェクトリスト

オブジェクトリスト
users = [
    {"user_id": "1", "name": "Tujimura", "age": 11},
    {"user_id": "2", "name": "mori", "age": 20},
    {"user_id": "3", "name": "shimada", "age": 50},
    {"user_id": "4", "name": "kyogoku", "age": 70}
]

上記からリスト内包表記を使って新しいリストを生成する。

ユーザー名だけのリストを生成する

リスト内包表記_1
users = [
    {"user_id": "1", "name": "Tujimura", "age": 11},
    {"user_id": "2", "name": "mori", "age": 20},
    {"user_id": "3", "name": "shimada", "age": 50},
    {"user_id": "4", "name": "kyogoku", "age": 70}
]


user_names = [user["name"] for user in users]
print(user_names)  # ['Tujimura', 'mori', 'shimada', 'kyogoku']

ユーザー名だけのリストが生成できる

動作確認

リスト内包表記_1

年齢が20歳以上のユーザーのリストを作成する

リスト内包表記_2
users = [
    {"user_id": "1", "name": "Tujimura", "age": 11},
    {"user_id": "2", "name": "mori", "age": 20},
    {"user_id": "3", "name": "shimada", "age": 50},
    {"user_id": "4", "name": "kyogoku", "age": 70}
]


adult_users = [user for user in users if user["age"] >= 20]
print(adult_users)
# [{'user_id': '2', 'name': 'mori', 'age': 20}, {'user_id': '3', 'name': 'shimada', 'age': 50}, {'user_id': '4', 'name': 'kyogoku', 'age': 70}]

20歳以上のオブジェクトだけのリストができる

動作確認

リスト内包表記_2

年齢が50歳以上のユーザーの名前だけをリストにする

リスト内包表記_3
users = [
    {"user_id": "1", "name": "Tujimura", "age": 11},
    {"user_id": "2", "name": "mori", "age": 20},
    {"user_id": "3", "name": "shimada", "age": 50},
    {"user_id": "4", "name": "kyogoku", "age": 70}
]


older_users_names = [user["name"] for user in users if user["age"] >= 50]
print(older_users_names)  # ['shimada', 'kyogoku']

50歳以上のオブジェクトの名前だけのリストができる

動作確認

リスト内包表記_3

各ユーザーの名前と年齢の組み合わせのリストを作成する

リスト内包表記_4
users = [
    {"user_id": "1", "name": "Tujimura", "age": 11},
    {"user_id": "2", "name": "mori", "age": 20},
    {"user_id": "3", "name": "shimada", "age": 50},
    {"user_id": "4", "name": "kyogoku", "age": 70}
]


user_name_age = [(user["name"], user["age"]) for user in users]
print(user_name_age)
# [('Tujimura', 11), ('mori', 20), ('shimada', 50), ('kyogoku', 70)]

名前と年齢だけのタプルができる

動作確認

リスト内包表記_4

ユーザーIDをキー、名前を値とした辞書を作成する

リスト内包表記_5
users = [
    {"user_id": "1", "name": "Tujimura", "age": 11},
    {"user_id": "2", "name": "mori", "age": 20},
    {"user_id": "3", "name": "shimada", "age": 50},
    {"user_id": "4", "name": "kyogoku", "age": 70}
]


user_dict = {user["user_id"]: user["name"] for user in users}
print(user_dict)
# {'1': 'Tujimura', '2': 'mori', '3': 'shimada', '4': 'kyogoku'}

user_idをキー、名前をバリューにもつオブジェクトのリストができる

動作確認

リスト内包表記_5

二つのリストのマッチング処理

マッチング
users_A = [
    {"user_id": "1", "name": "Tujimura", "age": 11},
    {"user_id": "2", "name": "mori", "age": 20},
    {"user_id": "3", "name": "shimada", "age": 50},
    {"user_id": "4", "name": "kyogoku", "age": 70}
]
users_B = [
    {"user_id": "3", "name": "shimada", "age": 50},
    {"user_id": "4", "name": "kyogoku", "age": 70}
]


# user_id が一致しているオブジェクトだけを取得する
result = [
    user_A 
    for user_A in users_A 
    if any(
        user_A["user_id"] == user_B["user_id"] 
        for user_B in users_B
    )
]


print(result)
# [{'user_id': '3', 'name': 'shimada', 'age': 50}, {'user_id': '4', 'name': 'kyogoku', 'age': 70}]
  • リスト内包表記でusers_Aから1つずつ取り出す
  • 条件式でusers_Aから取り出したオブジェクトのuser_idがusers_Bにないかチェック
  • 一致しているオブジェクトだけリストにする

※はany()は条件に一致してるものがひとつでもあればtrueを返す

マッチング

まとめ

pythonで色々な条件でリストを生成できるリスト内包表記の使い方について
実装しながらまとめてみた。

実装してみた思ったがかなり汎用性が高い。
高階関数（map等）でも同じことができるがリスト内包表記の方が高速なので
こちらを使った方がよさそう。

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