Теория: Генераторы множеств и словарей

Представим себе программиста на Python. Имея на руках список пар значений, он всегда может получить множество уникальных пар, применив к списку функцию set().

Уже из этого множества легко получить словарь, применив функцию dict(). Кажется, что с помощью генераторов списков мы можем описывать словари и множества так же декларативно, как и списки.

Однако в большинстве случаев это неоптимальное решение: в памяти будет создан и сохранен целиком весь промежуточный список. Особенно неприятно будет тратить лишнюю память, если при генерации элементов множества или словаря возникнет много повторяющихся значений или ключей.

Python и здесь приходит нам на помощь. Он предоставляет генераторы множеств и генераторы словарей, которые мы изучим в этом уроке.

Генераторы множеств

С этими генераторами все максимально просто. Нужно всего два действия:

• Взять выражение, описывающее генератор списка
• Заменить в нем квадратные скобки на фигурные

Посмотрим, как это работает:

squares = {x * x for x in range(10)}
squares
# {0, 1, 64, 4, 36, 9, 16, 49, 81, 25}
5 * 5 in squares
# True

Вы получаете все те же возможности, которые доступны для генерации списков. Есть и дополнительное преимущество — при создании множества можно еще и проследить за тем, чтобы в список не попали дубли. Так можно сэкономить память.

Генераторы словарей

Генераторы словарей выглядят очень похоже на генераторы множеств. Разница заключается в том, как описывается элемент словаря.

Нужно сгенерировать не только значение, но и ключ. При этом ключ надо указать через двоеточие — так же, как при написании литерала словаря.

Посмотрим на примере:

char_positions = {char: pos for pos, char in enumerate("Hello, World!")}
char_positions
# {'H': 0, 'e': 1, 'l': 10, 'o': 8, ',': 5, ' ': 6, 'W': 7, 'r': 9, 'd': 11, '!': 12}
char_positions['o']
# 8

Обратите внимание, что в этом примере ключ 'l'имеет значение 10. Посмотрим, какие значения имели char и pos во время генерации. Для простоты будем смотреть только на позиции символа 'l':

[(char, pos) for pos, char in enumerate("Hello, World!") if char == 'l']
# [('l', 2), ('l', 3), ('l', 10)]

Как можно заметить, 'l' встречается в исходной строке три раза — в последнем случае как раз в позиции 10. При генерации словаря используется последнее значение для каждого из ключей, будто словарь был заполнен в подобном цикле:

char_positions = {}
for pos, char in enumerate("Hello, World!"):
    char_positions[char] = pos

char_positions
# {'H': 0, 'e': 1, 'l': 10, 'o': 8, ',': 5, ' ': 6, 'W': 7, 'r': 9, 'd': 11, '!': 12}

В примере выше порядок ключей получается тот же самый — это порядок первого появления соответствующего символа в строке. Последующие перезаписи значений этот порядок не изменят. Словари в Python запоминают порядок добавления ключей, но не порядок последующих изменений значений.

В генераторах множеств в результирующее множество попадают первые уникальные значения. В большинстве случаев это не критично, но помнить об этом стоит.