Python中的一行、多行循环与矢量化

Question

Python中的单行循环只能用于构建列表吗？（即列出理解），还是可以用于更一般的计算？

例如，我知道Python中的列表理解（~单行循环），例如

my_list = [ 2*i for i in range(10)]

也可以使用多线回路构建：

my_list = []
for i in range(10):
    my_list.append(2*i)

但是，我们能否始终将一般的多行循环转换为一行循环？

例如，假设我们有以下多行For循环：

my_array = np.ones(10*10)

for x in range(10):
     my_array[x,:] = 0

我们能把它转换成一个单行循环吗？更一般地说：

Q1.这两种形式在功能上是等价的吗？（即，它们支持相同的操作/操作集）

Q2.我想我以前读过，Python中的单行循环是向量化的。这是真的吗？这是否意味着它们可以比多行循环更快地迭代？

Answer 1

But can we we always transform general multi-line loops in Python into one-line loops?

简短的回答是不

列表理解有利于投影（映射）和/或过滤。

例如，如果您有这样的代码：

result = []
for x in seq:
    if bar(x):
        result.append(foo(x))

然后，正如您所指出的，它可以从重写为列表理解中受益：

result = [foo(x) for f in seq if bar(x)]

然而，对于不适合这种投影或过滤模式的操作，列表理解通常不是很好。

例如，如果需要对元素进行变异，但不需要结果，那么列表理解就不合适。以下代码不方便作为列表理解来编写（假设两个方法都返回None）：

for x in seq:
    x.foo()    # Modify x
    x.bar()    # Modify x again

有些操作是不允许在理解中进行的。一个例子是，如果满足某个条件，则会提前脱离循环：

for x in seq:
    if x.foo():
        break
    else:
        x.bar()

Answer 2

我要指出的一点是，这不仅仅是列表，你可以用理解来创建集合，甚至字典。

>>> {i**2 for i in range(5)}
set([0, 1, 4, 16, 9])
>>> {i : str(i) for i in range(5)}
{0: '0', 1: '1', 2: '2', 3: '3', 4: '4'}

此外，列表理解通常比多次使用append（如您的示例）要快，因为理解是由底层C代码完成的，而不是有额外Python层的append。

当然，理解和其他东西一样有局限性。如果希望对列表/集的每个元素执行一组更大的操作，那么正常循环可能更合适。