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Python中使用zip函數的七重境界解析_python

作者：趙卓不凡 ? 更新時間： 2023-02-01 編程語言

1. 引言

Python中有一些內置函數，可以使我們的代碼非常優雅。zip 函數就是其中之一，但是zip 函數的使用對于初學者來說不是很直觀，有時容易出錯。因此本文將從7個層次來由淺入深地來探討強大的zip 函數的概念、用法和技巧。
閑話少說，我們直接開始吧！

2. Level 0: 了解zip函數基礎語法

zip 函數用于將可迭代的對象作為參數，將對象中對應的元素打包成一個個元組，然后返回由這些元組組成的iterator。
舉例如下，我們可以使用它以如下方式來組合兩個列表，樣例代碼如下：

id = [1, 2, 3, 4]
leaders = ['Elon Mask', 'Tim Cook', 'Bill Gates', 'Bai Li']
record = zip(id, leaders)

print(record)
# <zip object at 0x7f266a707d80>

print(list(record))
# [(1, 'Elon Mask'), (2, 'Tim Cook'), (3, 'Bill Gates'), (4, 'Bai Li')]

如上面的示例所示，zip 函數返回一個元組迭代器，其中第i 個元組包含每個列表中的第i 個元素。

3. Level 1: zip函數同時處理多個對象

事實上，Python中的zip 函數具有強大的功能，比如它可以一次處理任意數量的可迭代項，而不僅僅是兩個。

首先，我們來看如果我們將一個list 傳遞給 zip 函數，樣例如下：

id = [1, 2, 3, 4]
record = zip(id)
print(list(record))
# [(1,), (2,), (3,), (4,)]

如果我們同時傳遞三個list ，結果如下：

id = [1, 2, 3, 4]
leaders = ['Elon Mask', 'Tim Cook', 'Bill Gates', 'Bai Li']
sex = ['m', 'm', 'm', 'm']
record = zip(id, leaders, sex)

print(list(record))
# [(1, 'Elon Mask', 'm'), (2, 'Tim Cook', 'm'), (3, 'Bill Gates', 'm'), (4, 'Bai Li', 'm')]

如上所述，無論我們傳遞給zip函數多少個可迭代項，它都能按照我們的預期來正常工作。
順便說一下，如果沒有參數，zip 函數只返回一個空的迭代器。

4. Level 2: zip函數處理長度不等的參數

真實數據并不總是干凈和完整的，有時我們必須處理不等長的可迭代數據。默認情況下，zip函數的結果基于最短的可迭代項。
舉例如下：

id = [1, 2]
leaders = ['Elon Mask', 'Tim Cook', 'Bill Gates', 'Bai Li']
record = zip(id, leaders)

print(list(record))
# [(1, 'Elon Mask'), (2, 'Tim Cook')]

如上面的代碼所示，最短的列表是id ，因此record 只包含兩個元組，并且忽略了列表leaders 中的最后兩個元素。
如果最后兩位leader 因被忽視而不高興，我們該怎么辦？
Python將再次幫助我們。itertools 模塊中還有一個名為zip_langest 的函數。顧名思義，它是zip函數的兄弟，其結果基于最長的參數。
我們不妨使用zip_langest 函數來生成上述record列表，結果如下：

from itertools import zip_longest
id = [1, 2]
leaders = ['Elon Mask', 'Tim Cook', 'Bill Gates', 'Bai Li']

long_record = zip_longest(id, leaders)
print(list(long_record))
# [(1, 'Elon Mask'), (2, 'Tim Cook'), (None, 'Bill Gates'), (None, 'Bai Li')]

long_record_2 = zip_longest(id, leaders, fillvalue='Top')
print(list(long_record_2))
# [(1, 'Elon Mask'), (2, 'Tim Cook'), ('Top', 'Bill Gates'), ('Top', 'Bai Li')]

如上所述，zip_langest 函數基于其最長參數來返回結果。可選的fillvalue 參數（默認值為None ）可以幫助我們填充缺失的值。

5. Level 3: 掌握unzip操作

在上一個示例中，如果我們首先獲得列表record ，那么我們如何將其unzip 解壓縮為單獨的可迭代項？
不幸的是，Python并沒有直接的解壓縮unzip 函數。然而，如果我們熟悉星號* 的技巧，解壓縮將是一項非常簡單的任務。

record = [(1, 'Elon Mask'), (2, 'Tim Cook'), (3, 'Bill Gates'), (4, 'Bai Li')]
id, leaders = zip(*record)
print(id)
# (1, 2, 3, 4)
print(leaders)
# ('Elon Mask', 'Tim Cook', 'Bill Gates', 'Bai Li')

在上面的示例中，星號執行了拆包操作，即從記錄列表中拆包所有四個元組。

6. Level 4: 通過zip函數創建和更新dict

受益于功能強大的zip 函數，基于一些獨立的列表來創建和更新dict 將非常方便。
我們可以使用以下one-line的方案：
● 使用字典生成式和zip函數
● 使用dict和zip函數
樣例代碼如下：

id = [1, 2, 3, 4]
leaders = ['Elon Mask', 'Tim Cook', 'Bill Gates', 'Bai Li']

# create dict by dict comprehension
leader_dict = {i: name for i, name in zip(id, leaders)}
print(leader_dict)
# {1: 'Elon Mask', 2: 'Tim Cook', 3: 'Bill Gates', 4:'Bai Li'}

# create dict by dict function
leader_dict_2 = dict(zip(id, leaders))
print(leader_dict_2)
# {1: 'Elon Mask', 2: 'Tim Cook', 3: 'Bill Gates', 4: 'Bai Li'}

# update
other_id = [5, 6]
other_leaders = ['Larry Page', 'Sergey Brin']
leader_dict.update(zip(other_id, other_leaders))
print(leader_dict)
# {1: 'Elon Mask', 2: 'Tim Cook', 3: 'Bill Gates', 4: ''Bai Li'', 5: 'Larry Page', 6: 'Sergey Brin'}

上面的示例根本不使用for 循環 , 這是多么的優雅和Pythonic！

7. Level 5: 在for循環中使用zip函數

同時處理多個可迭代項通常是常見的場景， 此時我們可以在for循環中配合使用函數zip ，這也是我最喜歡函數zip 的用法之一。
舉例如下：

products = ["cherry", "strawberry", "banana"]
price = [2.5, 3, 5]
cost = [1, 1.5, 2]
for prod, p, c in zip(products, price, cost):
    print(f'The profit of a box of {prod} is ￡{p-c}!')
# The profit of a box of cherry is ￡1.5!
# The profit of a box of strawberry is ￡1.5!
# The profit of a box of banana is ￡3!

8. Level 6: 實現矩陣轉置

我們來看以下問題：

如何優雅地實現矩陣的轉置操作？

Wow, 鑒于在上文中我們已經介紹了函數zip ，星號* ,以及列表生成式，所以one-line 的實現方式如下：

matrix = [[1, 2, 3], [1, 2, 3]]
matrix_T = [list(i) for i in zip(*matrix)]
print(matrix_T)
# [[1, 1], [2, 2], [3, 3]]

9. 總結

本文重點介紹了Python中功能強大的zip 函數的多種用法，并給出了相應的代碼示例。

原文鏈接：https://blog.csdn.net/sgzqc/article/details/128434877

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