Вложенные
включения

Категория

Коллекции

Уровень

Средний → продвинутый

Связанные темы

Включения, вложенные циклы, двумерные списки

Зачем это знать

Обрабатывать таблицы и комбинации значений

§1Две разные вложенности

Начать нужно с различия, без которого дальше всё сольётся. Формы похожи, результаты противоположны.

[ x        for row in matrix  for x in row ]     два for подряд
  └ результат ПЛОСКИЙ: [1, 2, 3, 4, 5, 6]

[ [x * 2 for x in row]   for row in matrix ]     включение внутри
  └ результат ВЛОЖЕННЫЙ: [[2, 4, 6], [8, 10, 12]]

Простое правило: сколько пар скобок — столько уровней в результате.

§2Несколько частей for

Части for в одном включении работают как вложенные циклы: каждая следующая перебирается полностью для каждого значения предыдущей.

print([(a, b) for a in "AB" for b in "12"])

[('A', '1'), ('A', '2'), ('B', '1'), ('B', '2')]

Тот же результат даёт вложенный цикл из главы 3.7.

result = []

for a in "AB":
    for b in "12":
        result.append((a, b))

print(result)

[('A', '1'), ('A', '2'), ('B', '1'), ('B', '2')]

§3Порядок перебора

Отсюда правило чтения: части for идут в том же порядке, что вложенные циклы, — слева направо, сверху вниз.

[выражение  for a in ...  for b in ...]

           for a in ...:          ← внешний, меняется медленно
               for b in ...:      ← внутренний, меняется быстро
                   выражение

Быстрее всего меняется последняя переменная — как в вывод из §2: сначала перебраны обе цифры для A, потом для B.

§4Выпрямление таблицы

Главное применение формы с двумя for — превратить список списков в плоский.

matrix = [[1, 2, 3], [4, 5, 6]]

print([x for row in matrix for x in row])

[1, 2, 3, 4, 5, 6]

Читается это так: «для каждой строки в таблице, для каждого элемента в строке — взять элемент». Двумерные списки разбирались в главе 3.13.

§5Порядок нельзя менять

Части for зависят друг от друга: вторая использует переменную первой. Поменять их местами не выйдет.

matrix = [[1, 2], [3, 4]]

print([x for x in row for row in matrix])

NameError: name 'row' is not defined

Это частая ошибка: по аналогии с выражением слева хочется поставить «главное» вперёд. Но части for читаются строго слева направо, как вложенные циклы.

§6Комбинации значений

Когда источники независимы, получаются все сочетания.

sizes = ["S", "M"]
colors = ["red", "blue"]

print([f"{size}-{color}" for size in sizes for color in colors])

['S-red', 'S-blue', 'M-red', 'M-blue']

Число элементов результата — произведение длин: два размера на два цвета дают четыре. С тремя источниками по десять элементов получится уже тысяча, и об этом стоит помнить.

§7Включение внутри выражения

Вторая форма: на месте «что положить» стоит целое включение. Тогда каждый элемент результата сам становится списком.

matrix = [[1, 2, 3], [4, 5, 6]]

print([[x * 2 for x in row] for row in matrix])

[[2, 4, 6], [8, 10, 12]]

Сравните с §4: те же данные, почти те же слова, но результат другой. Разница — во вторых квадратных скобках слева.

§8Создание матрицы

Приём из главы 4.10, теперь в контексте вложенности.

rows = [[0] * 3 for _ in range(2)]
rows[0][0] = 9

print(rows)

[[9, 0, 0], [0, 0, 0]]

Внутреннюю строку можно построить и включением: [[0 for _ in range(3)] for _ in range(2)]. Результат тот же, запись длиннее — умножение здесь читается лучше.

§9Таблица умножения

Классический пример, где внутреннее включение зависит от внешней переменной.

table = [[i * j for j in range(1, 4)] for i in range(1, 4)]

for row in table:
    print(row)

[1, 2, 3]
[2, 4, 6]
[3, 6, 9]

Внешнее включение задаёт строки, внутреннее — ячейки внутри строки. Переменная i доступна внутреннему включению, потому что оно вычисляется для каждого значения i заново.

§10Зависимая вложенность

Внутренняя часть может зависеть от внешней и в форме с двумя for — тогда длины строк получатся разными.

print([[i] * i for i in range(1, 4)])

[[1], [2, 2], [3, 3, 3]]

Такие «рваные» таблицы встречаются реже прямоугольных, но включение справляется с ними так же.

§11Условие: где его ставить

С двумя формами появляются и два места для if — и они дают разный результат.

matrix = [[1, 2, 3], [4, 5, 6]]

print([x for row in matrix for x in row if x % 2 == 0])

[2, 4, 6]

print([[x for x in row if x % 2 == 0] for row in matrix])

[[2], [4, 6]]

Первая запись теряет разбиение на строки, вторая его сохраняет — и допускает пустые строки, если в какой-то не нашлось подходящих элементов. Выбор зависит от того, нужна ли структура дальше.

§12Три уровня

Ограничений на число частей for нет, но читаемость падает быстро.

data = [[[1, 2]], [[3]]]

print([x for a in data for b in a for x in b])

[1, 2, 3]

Три уровня — практический предел. Дальше строка перестаёт читаться, и обычные циклы становятся понятнее.

§13Когда лучше обычные циклы

Критерий простой: если, чтобы понять включение, приходится мысленно разворачивать его в циклы — лучше сразу написать циклы.

§14Частые ошибки

§15Проверьте себя

§16Шпаргалка

Итог главы

Вложенность бывает двух видов, и различает их число пар скобок. Несколько частей for в одних скобках работают как вложенные циклы и дают плоский результат — это способ выпрямить таблицу или собрать комбинации. Включение внутри выражения даёт список списков и сохраняет структуру. Порядок частей for строго слева направо: переставить их нельзя, потому что каждая следующая опирается на переменную предыдущей. Место для if тоже зависит от формы и определяет, останется ли разбиение на строки.