我可以在Python列表推导式中给表达式起别名以避免多次求值吗？

Question

我发现自己经常想写这样的Python列表推导式：

nearbyPoints = [(n, delta(n,x)) for n in allPoints if delta(n,x)<=radius]

这大概能说明我为什么想这么做，但有时候每个元素需要计算或比较多个值：

newlist = [(x,f(x),g(f(x))) for x in bigList if f(x)<p and g(f(x))<q]

所以我有两个问题：

1. 那些函数会被多次计算吗，还是结果会被缓存起来？这个是语言规定的，还是说跟具体的实现有关？我现在用的是2.6版本，3.x会有不同吗？
2. 有没有更简洁的写法？有时候f和g是很长的表达式，重复写容易出错，看起来也很乱。我真的希望能这样写：

newList = [(x,a=f(x),b=g(a)) for x in bigList if a<p and b<q]

但这样写不行。有没有什么好的理由不支持这种语法？能不能通过类似这个的方法实现？还是说我只能用多个列表推导式或者for循环？

Answer 1

当列表推导式变得越来越复杂时，它们也会变得很难阅读。在这种情况下，通常把它们的内部逻辑变成生成器函数，并给它们起一个（希望能）有意义的名字，会更好。

# First example
def getNearbyPoints(x, radius, points):
    """Yields points where 'delta(x, point) <= radius'"""
    for p in points:
        distance = delta(p, x)
        if distance <= radius:
            yield p, distance

nearbyPoints = list(getNearbyPoints(x, radius, allPoints))


# Second example
def xfg(data, p, q):
    """Yield 3-tuples of x, f(x), g(f(x))"""
    for x in data:
        f = f(x)
        if f < p:
            g = g(f)
            if g < q:
                yield x, f, g

newList = list(xfg(bigList, p, q))

Answer 2

更新：海象运算符 := 是在 Python 3.8 中引入的，它不仅可以给一个变量赋值，还能返回这个赋的值。根据 @MartijnVanAttekum 的回答，我建议在项目中使用它之前先等一年，因为 Python 3.6 和 3.7 仍然很流行。不过，这个运算符比我下面提到的别名建议要好用一些。

我有一个小技巧，可以在列表或字典推导式中创建别名。你可以使用 for alias_name in [alias_value] 这个方法。例如，你有一个比较耗时的函数：

def expensive_function(x):
    print("called the very expensive function, that will be $2")
    return x*x + x

还有一些数据：

data = [4, 7, 3, 7, 2, 3, 4, 7, 3, 1, 1 ,1]

然后你想对每个元素应用这个耗时的函数，并根据结果进行过滤。你可以这样做：

result = [
    (x, expensive)
    for x in data
    for expensive in [expensive_function(x)] #alias
    if expensive > 3
]

print(result)

第二个循环只会遍历一个大小为 1 的列表，实际上就相当于创建了一个别名。输出会显示这个耗时的函数被调用了 12 次，正好是每个数据元素调用一次。不过，这个函数的结果最多只会被使用两次，一次用于过滤，一次可能用于输出。

请务必像我这样将这些推导式分成多行，并在使用别名的那一行后面加上 #alias。如果你使用了别名，推导式会变得相当复杂，你应该帮助未来阅读你代码的人理解你在做什么。这可不是 Perl，你懂的 ;)

为了完整性，输出结果：

called the very expensive function, that will be $2
called the very expensive function, that will be $2
called the very expensive function, that will be $2
called the very expensive function, that will be $2
called the very expensive function, that will be $2
called the very expensive function, that will be $2
called the very expensive function, that will be $2
called the very expensive function, that will be $2
called the very expensive function, that will be $2
called the very expensive function, that will be $2
called the very expensive function, that will be $2
called the very expensive function, that will be $2
[(4, 20), (7, 56), (3, 12), (7, 56), (2, 6), (3, 12), (4, 20), (7, 56), (3, 12)]

代码：http://ideone.com/7mUQUt

Answer 3

关于第一个问题，是的，它们会被多次计算。

关于第二个问题，做法是把计算和筛选分开来写：

简化版：

[(x,fx,gx) for (x,fx,gx) in ((x,fx,g(fx)) for (x,fx) in ((x,f(x)) for x in bigList) if fx < p) if gx<q]

扩展的长版，方便理解：

[(x,f,g) for (x,f,g) in
  ((x,f,g(f)) for (x,f) in
     ((x,f(x)) for x in bigList)
  if f < p)
if g<q]

这样做会尽量减少对 f 和 g 的调用次数（如果 f(x) 的值不小于 p，那么 g 就不会被调用，而 f 对于 bigList 中的每个值只会被调用一次）。

如果你想要代码更整洁，可以使用中间变量：

a = ( (x,f(x)) for x in bigList )
b = ( (x,fx,g(fx)) for (x,fx) in a if fx<p )
results = [ c for c in b if c[2] < q ] # faster than writing out full tuples

a 和 b 使用生成器表达式，这样它们就不需要真正创建列表，而是在需要的时候才进行计算。