Python と C++ の違いについて語ってみる【リスト内包表記】～副作用のないリストの初期化～

リスト内包表記とはなんぞや

Python には「リスト内包表記」という書き方があります。
百聞は一見に如かず。
ご覧あれ。

リスト1（Python リスト内包表記）

def test_a():
    a = [i for i in range(0, 4)]
    print(a)

このマーカーの部分ですね。

Python リスト内包表記

これは、次のコードと同等です。

リスト2 （Python リスト設定）

def test_b():
    a = []
    for i in range(0, 4):
        a += [i]
    print(a)

リスト3 （Python リスト初期化）

def test_c():
    a =  [0, 1, 2, 3]
    print(a)

結果はどれも同じ。
「a」にはリスト [0, 1, 2, 3] が設定されます。

リスト内包表記は、通常なら初期化リストを書く [ ] の中に式を書いちゃいました。
すごい発想ですよね。

リスト2、リスト3 ならC言語でも書けます。

リスト4 （C言語 配列設定）

void test_a()
{
    int i;
    int a[4];
    for (i = 0; i < 4; i++)
    {
        a[i] = i;
    }
    printf("[%d, %d, %d, %d]\n", a[0], a[1], a[2], a[3]);
}

リスト5 （C言語 配列初期化）

void test_b()
{
    int a[4] = {0, 1, 2, 3};
    printf("[%d, %d, %d, %d]\n", a[0], a[1], a[2], a[3]);
}

でも、C言語ではリスト1のような内包表記は書けません。
Python は、わざわざこの技を追加したわけです。

---

リスト内包表記のメリットとはなんぞや

さて。
この「リスト内包表記」。
どのようなメリットがあるのでしょうか。

いくつか考察してみます。

コード量が減る

うん。
確かにそうですよね。
リスト2の通常の for 文による設定では3行。
対し、リスト1のリスト内包表記は1行に収まってます。

リスト3も1行ですが、データ量が多くなるとどんどんコード量は膨らんでいきます。

内包表記は、リストの初期化パターンに当てはまるコードをコンパクトに表現していると言えるかもしれません。

処理速度が速い

リスト内包表記でネットを検索するとよく出現する評価です。
本当に速いのでしょうか。

試してみるに限ります。

3000万の初期化です。

import time

def test_a():
    a = [i for i in range(0, 30000000)]

def test_b():
    a = []
    for i in range(0, 30000000):
        a += [i]

print(time.localtime())
print('test_a')
test_a()
print(time.localtime())
print('test_b')
test_b()
print(time.localtime())

そして、実行結果。

time.struct_time(tm_year=2022, tm_mon=12, tm_mday=2, tm_hour=15, tm_min=4, tm_sec=30, tm_wday=4, tm_yday=336, tm_isdst=0)
test_a
time.struct_time(tm_year=2022, tm_mon=12, tm_mday=2, tm_hour=15, tm_min=4, tm_sec=33, tm_wday=4, tm_yday=336, tm_isdst=0)
test_b
time.struct_time(tm_year=2022, tm_mon=12, tm_mday=2, tm_hour=15, tm_min=4, tm_sec=40, tm_wday=4, tm_yday=336, tm_isdst=0)

リスト内包表記は約3秒。
リストの設定は約6秒。

リスト内包表記の方が倍くらい速いですね。
とは言え、3000万というリストの初期化であり、それより小さいと差異もどんどん小さくなって、とりたてて速いという感じもなくなります。

副作用がない

「いかなる副作用もなく計算することができます」

コード量や処理速度もさることながら、リスト内包表記のメリットはこれにつきると思われます。
この「副作用」。
プログラミングにおいてはしばしば話題になるのですけど、感覚的にとらえにくい。
副作用がないという、内包表記の効能についてはこちら。

---

Pythonドキュメントのリスト内包表記の説明についてはこちらから。

5. データ構造

ご指摘等々、いつでもコメントください。