Pythonの内包表記とは【サンプルコードで解説】

ゆうすけ

Pythonの内包表記がよく分かりません。

資格マフィア

内包表記はルールさえ分かれば簡単だ。コード付きで解説しよう。

✔️ 本記事のテーマ

✔️ 読者さんへの前置きメッセージ

本記事は「Pythonの内包表記」について書いています。

この記事を読むことで
「内包表記の記述ルール　や　リスト内包表記のPythonでの書き方」
を理解できます。

Pythonを使っていると、内包表記について学ぶことがあるかと思います。

内包表記はあくまで記法の一つなので、必ず使わないといけないものではありません。

しかし、Pythonの世界ではメジャーな書き方なので目にすることが多いでしょう。

特に、チーム開発をしていると、内包表記を使って書かれたコードを読むことがあるでしょう。

そのため、Pythonをマスターするのであれば、内包表記について知識を持っておくべきです。

それでは、Pythonの内包表記について解説していきましょう。

Pythonの内包表記とは？

内包表記とは、Pythonの独自の記法です。

内包表記を使うことでイテレータを新しく定義する時に、
シンプルなコードで書くことができます。

実際にコードを使って説明しましょう。

例えば、0~9までの累乗を格納したリストは以下のように書くことができます。

number_list = []
for i in range(10)
number_list.append(i*i)

これを内包表記を用いて、書いてみましょう。

number_list = [i*i for i in range(10)]

だいぶスッキリと書くことができますね。

当然ですが、上の二つのコードでやっていることは全く同じです。

これだけだと何をしているかが分かりにくいかもしれませんが、
内包表記はルールさえ分かればとても簡単です。

内包表記は以下のルールで書かれています。

これだけです。

つまりサンプルコードでは、
[i*I for I in range(10)]
の部分でループを10周回して、
各ループの中でI * I という式の結果をリストに格納していたのです。

このように簡潔なコードで、やりたいことを実現する方法が内包表記です。

次から、いろいろな内包表記について、コード付きで解説していきましょう。

リスト内包表記（Pythonコード）

内包表記の中では、これが最もよくみる形かもしれません。

やっていることは単純で、for文でループを回しながら、
ループ内の処理結果をリストに追加します。

書き方のルールは以下の通りです。

コードで解説すると、分かりやすいです。

以下のような、小文字が格納されたリストを基に、大文字のリストを作るとします。

lower = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e']

通常であればこのようにリストを定義した後に、
for文を書いて処理結果をリストに追加していきます。

upper = []
for i in lower:
    upper.append(i.upper)

リスト内包表記を使うと以下のように書くことができます。

upper = [ i.upper for i in lower]

かなりシンプルになりましたね。

リスト内包表記は、慣れないうちは処理内容が分かりにくいかもしれません。

ただ、使っているうちに慣れるので、敬遠せずに積極的に使っていくことが第一歩です。

辞書内包表記（Pythonコード）

内包表記はリストだけではなく、辞書でも使うことができます。

辞書内包表記のルールは以下の通りです。

リスト内包表記とあまり変わりませんね。

ただ、内包表記をあまり知らずに、
他人のコードを読んでいる時に辞書内包表記に遭遇すると、
処理内容がなかなか分かりにくいです。

ここで慣れておきましょう。

コードで解説します。

例えば、「キーが数字、値がその数字の累乗」となる辞書を定義します。

sample_dict = {}
for i in range(1, 10)
    sample_dict['i'] = i * i

これを辞書内包表記で書くと以下のようになります。

sample_dict = {i: i * i for i in range(1, 10)}

for文を使って書いた時と比べて少し違いますが、
内包表記慣れるとこちらの方が自然に感じます。

If文を使った内包表記（Pythonコード）

応用編として、ifでの分岐を使ったリスト内包表記を解説します。

内包表記でのif文は、一番後ろに記載します。

[処理 for 変数 in イテレータ if 条件式]

例えば、偶数のみのリストを作るとします。

sample_list = []
for i in range(1, 10):
    if i%2 ==0:
        sample_list.append(i)

これをリスト内包表記で書くと、以下のようになります。

[ i for i in range(1, 10) if i%2 == 0]

If文が入ると、内包表記を使用かするかどうかで、コードの簡潔さが大きく変わりますね。

Lambdaを使った内包表記（Pythonコード）

ここからはさらに応用編です。

Pythonにはlambda式という記法があります。

一言でいうと、無名関数で処理を定義することですね。

なお、Lambdaについては
「PythonのLambda式とは【サンプルコード付き】」の記事で詳しく解説しています。

これをリスト内包表記と合わせて使うこともできます。

例えば、

1. 数字を10倍するlambda関数を作る
2. 数字のリストに対して、その関数をかけて、新たなリストを作る

という処理をコードで書くとします。

before_list = [1, 2, 3, 4, 5]

after_list = list(map(lambda x: x*10, before_list))

これを内包表記 + lambda で書くと以下のようになります。

before_list = [1, 2, 3, 4, 5]

after_list = [x*10 for x in before_list]

もともとのコードもlambdaを使っているので、コード量としてはあまり差がないです。

ただ、内包表記の方がシンプルで分かりやすい記述になっています。

可読性をあげる意味でも内包表記は便利な記法です。

自分がチームで開発するとき or チームメンバーが書いたコードを保守するときに、
戸惑わないように知識としては抑えておきましょう。

Pythonにおける内包表記とは？

 Pythonプログラミングにおいて内包表記は必須のスキルではありません。

内包表記にこだわらなくとも、リストとfor文がかければ処理を書くことは出来ますからね。

ただ、1ランク上のエンジニアになるためには必要なスキルです。

チーム開発をするときや保守性の高いコードを書くという点において、
「オブジェクト指向を理解していること」や「適切に関数化できること」は欠かせません。

内包表記も同じようなスキルです。

より綺麗で保守性の高いコードを書くために必要なスキルなんです。

Pythonエンジニアとしてより高みを目指したいという方はぜひマスターしておきましょう。

なお、オブジェクト指向については
「Pythonでオブジェクト指向を解説する」の記事で、
関数化については、
「プログラミングで関数を作る意味とは？」の記事で詳しく解説しています。

ぜひこちらも参考にしてみて下さい。

内包表記やPythonについてもっとスキルをつけるなら

Pythonの内包表記について解説しました。

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