[Python] List Comprehension

List Comprehension

List comprehension is an expression(표현식)
that transforms a collection (not necessarily a list) into a list.

list를 생성하는 expression 으로, 원본이 되는 collection 의 모든 item 혹은 일부 item들에 대해 같은 operation을 적용하여 새로운 list (사실은 collection 또는 generator) 를 생성한다.

• 사실 list comprehension 은 일종의 shorthand expression으로 중첩된 여러 반복문(loop) 및 조건문(if)으로 collection을 생성하는 것을 한 줄로 작성가능하게 해준다.
• list comprehension은
  • collection을 입력으로 받고,
  • 해당 collection의 item들에 대해 하나 하나씩 방문(iterate)하고
  • 이들에 대해 지정된 boolean expression으로 evaluation(True인지 False인지 값을 얻는 처리)하여
    일종의 filtering을 한 이후,
  • 지정된 loop expression으로 transform을 수행한 결과 를
  • 결과 collection에 item으로 추가 한다.

이를 글로 간단히 정리한 list comprehension 은 동작 과정은 다음과 같음.

1. list-comprehension expression은 원본이 되는 collection 에 대해 iteration을 수행하여 각 item을 얻어옴.
2. 얻어진 item들에 대해 optional Boolean expression 이 수행(evaluation)됨.
3. 해당 Boolean expression이 True인 경우,
   loop expression이 해당 item에 대해 수행되어 값이 얻어지고(=loop expression을 통해 transform이 이루어짐),
   이 값이 결과 list에 item으로 추가됨.
4. 해당 Boolean 표현식이 False인 경우, 해당 itme은 무시됨.

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그 외의 Comprehensions

사실comprehension 은 list 외의 collection들,

set, dict, tuple 들에도 적용가능하다

tuple의 경우는 엄밀하게 애기하면 generator임.

 

Generator Comprehension

tuple로 comprehension을 만들 경우,

generator를 반환해주는데

이를 generator expression이라고도 부른다.

 

list-comprehension에서 square bracket을 parenthesis (or round bracket)으로만 바꾸면 된다.

generator의 장점은 메모리를 효율적으로 사용한다는 점임.

yield를 이용한 방식보다 tuple을 통한 comprehension으로 generator를 구현한 경우는
function이 아닌 expression으로 구현하기 때문에 표현이 보다 심플해진다.

 

때문에 복잡한 로직의 generator 구현에는 generator expression보다는
yield를 통한 generator function이 보다 낫다.

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list-comprehension 문법

• 앞서 설명한 loop expression 은 comprehension을 사용하지 않은 경우에는 반복문 내부에 들어갈 expression(표현식)이고,
• boolean expression은 원본이 되는 collection의 item들 중 어떤 것들을 loop exression으로 넘길지 말지를 결정하는 일종의 filter 역할을 수행하는 True와 False를 반환하는 expression(표현식)이다. (True를 반환하는 item만이 loop express로 넘겨짐)

 

이들이 list comprehension 구문에서 놓여지는 위치는 다음과 같다.

ret_list = [ loop_expression for x in src_list if boolean_expression ]

• 참고로 위와같이 square bracket 을 사용하면 결과 collection이 list로 결정된다.
  • 만일 curly bracket 이라면 set 또는 dict가 된다. (loop exression 부분에 key : value 형태로 놓이면 dict, 단일 값의 expression이면 set)
  • 당연히 parenthesis 라면 tuple에 해당하며, 이 경우는 결과 tuple에 해당하는 generator가 만들어진다.
• 위의 예에서는 for 문에서 x 변수를 사용하였기 때문에 src_list(원본 list)의 item들이 iterate되면서 x에 할당된다.
• 이후, boolean_expression에서 현재 x에 대해 조건을 확인하고 True시 loop expression으로 넘겨짐.
• boolean_expression은 생략가능하며, 생략시 src_list의 모든 item 들이 loop expression으로 넘겨짐.

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Examples

다음의 예제 코드를 살펴보면서 list-comprehension의 사용방법을 익숙해지도록 한다.

# src_list를 shallow copy. 
# ret_list = src_list.copy() 또는 ret_list = src_list[:] 와 같은 결과임.
# 이 경우엔 comprehension을 사용하는 건 상대적으로 비효율적이라 이런 방식으로 거의 사용되지 않음.
ret_list = [x for x in src_list]

# non-negative filter를 적용하여 ret_list를 생성.
ret_list = [x for x in src_list if x >= 0]

# 3제곱 (cube of a number) 처리를 한 ret_list생성.
ret_list = [x**3 for x in src_list]

# 역수(valid reciprocal) 처리 (단 0으로 나누어지는 경우 제외)
ret_list = [1/x for x in src_list if x != 0]

# multi_line text로 구성된 file을 읽어들여 공백 line을 제거.
ret_lit = [line for line in [l.strip() for l in infile] if line != ""]

• 많이 사용되면서 해석하기 어렵지 않은 예제들임.
• 단, 맨 마지막과 같이 list comprehension 들을 중첩시키는 것도 가능하다는 것을 명심할 것.
  • 개인적으로 2회 이상 중첩되는 comprehension은 가독성이 너무 떨어진다. (가독성 측면에서 comprehension에서 중첩은 한번으로 족하다.)
  • 사실 comprehension을 중첩시키지 않고, comprehension 내의 for문을 여러번 사용할 수도 있으나 이것도 2회 이상의 중첩이 필요하다면 일반 반복문으로 구현하는게 좋다.

list comprehension에서, loop expressoin 이나 boolean expression 이 각각 2회 초과하여 사용되는 경우도 권장되지 않는다.

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이중 for 문

다음은 구구단의 결과값을 가지는 일렬로 가지는 list임.

ret_list = [ i * j for i in range(2,10) for j in range(1,10)]

# 위의 코드를 일반 반복문으로 구현
ret_list0 = []
for i in range(2,10):
    for j in range(1,10):
        ret_list0.append(i*j)

print(ret_list)
print(ret_list0)

앞에 있는 for문이 바깥쪽이고 뒤의 for문이 안쪽에 위치함.

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matrix등의 접근

많이 사용되는 처리방식은 아니지만, list comprehension에 대한 이해에 도움이 되는 예제임.

m = [
     [1, 2, 3],
     [4, 5, 6],
     [7, 8, 9]
    ]

m_ravel = [x for row in m for x in row]

• 중첩된 list를 flattening한 결과를 얻음.

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boolean expression 여러개 사용하기.

2 또는 3의 배수만을 추출하여 결과 list를 만드는 예제는 다음과 같음.

ret_list = [x for x in range(1,101) if x % 2 == 0 or x % 3 == 0]

 

권장하지는 않지만 if 를 연속으로 기재하는 경우 and로 처리된다 (가독성 때문에 권하지 않음).

아래 예제는 2의 배수이면서 동시에 3의 배수인 수들을 추출한다.

ret_list = [x for x in range(1,101) if x % 2 == 0 if x % 3 ==0]

• 이전의 예제가 or로 명시적으로 처리된 것과 달리 위의 경우는 and로 처리됨.

재밌는 건 위와 같이 2개의 if문 사이에 or를 넣을 경우
SyntaxError가 발생한다.

 

다음이 같은 결과를 내는 다른 방법으로 단일 if문에 복수의 조건을 사용했다 (권장).

ret_list = [x for x in range(1,101) if x%2 == 0 and x % 3 == 0]

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같이 보면 좋은 자료들

https://ds31x.tistory.com/122

[Python] Collections

 

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