入門：何謂列表推導式

列表推導式是Python中一種簡潔而強大的語法結構，它允許我們通過一行代碼從一個現有的可迭代對象（如列表、元組、字符串等）生成一個新的列表。其基本形式是將一個表達式和一個for循環語句封裝在方括號[]內。相比於傳統的使用for循環和append方法的方式，列表推導式寫起來更緊湊，可讀性也更強。例如，將一個列表中的每個元素平方，傳統的循環方法需要三到四行代碼，而列表推導式只需一行：`[x2 for x in original_list]`。這種簡潔性正是其魅力所在，也是Python推崇“優雅”、“明確”、“簡單”哲學的一個完美體現。

語法基礎：從模仿開始

要掌握列表推導式，首先需要理解其核心語法結構。最基礎的列表推導式由三個部分組成：`[expression for item in iterable]`。這裏的`expression`是對`item`進行操作的表達式，`item`是從`iterable`中逐個取出的元素。通過這種結構，Python會自動遍歷整個可迭代對象，對每個元素執行表達式操作，並將結果收集到一個新列表中。

最簡單的例子

假設我們有一個數字列表`numbers = [1, 2, 3, 4, 5]`，我們希望得到每個數字的平方組成的新列表。使用列表推導式可以這樣寫：`squares = [xx for x in numbers]`。執行後，`squares`的值就是`[1, 4, 9, 16, 25]`。這個過程清晰明瞭，一眼就能看出意圖。

加入條件判斷

列表推導式還可以通過添加`if`子句來進行過濾。語法擴展為：`[expression for item in iterable if condition]`。它只會對滿足`condition`條件的元素進行`expression`運算。例如，要從上面的`numbers`列表中篩選出偶數並平方：`even_squares = [xx for x in numbers if x % 2 == 0]`。結果將是`[4, 16]`。這種將循環和條件判斷融於一體的能力，極大地簡化了代碼。

進階技巧：嵌套與複雜邏輯

當熟練基本用法後，可以探索更復雜的應用場景，例如嵌套循環和多條件判斷。

嵌套循環

列表推導式可以包含多個for循環，語法如：`[expression for item1 in iterable1 for item2 in iterable2]`。這相當於一個嵌套循環，外層循環是`item1`，內層循環是`item2`。例如，要生成兩個列表`['a', 'b']`和`[1, 2]`所有可能的組合：`combinations = [letter + str(num) for letter in ['a', 'b'] for num in [1, 2]]`。結果會是`['a1', 'a2', 'b1', 'b2']`。

多條件判斷

條件判斷`if`也可以有多個，它們會按順序執行，起到邏輯“與”的效果。例如，`[x for x in range(20) if x % 2 == 0 if x % 3 == 0]`會找出20以內能同時被2和3整除的數，即`[0, 6, 12, 18]`。此外，還可以使用`if-else`三元表達式直接放在`expression`部分，格式為：`[value_if_true if condition else value_if_false for item in iterable]`。例如，將列表中的負數映射為0，正數保持不變：`[x if x > 0 else 0 for x in [-1, 3, -2, 5]]`，結果是`[0, 3, 0, 5]`。

精通之道：理解性能與適用場景

列表推導式雖然簡潔，但並非萬能。要達到精通的水平，就需要理解其內在機制和最佳實踐。

性能考量

列表推導式在大多數情況下比等效的for循環稍快，因為它是在Python解釋器內部以C語言速度進行優化的。然而，它有一個關鍵特點：它會立即生成整個列表並存儲在內存中。當處理的數據量非常大（例如數百萬個元素）時，這可能會消耗大量內存。在這種情況下，生成器表達式（Generator Expression）是更好的選擇，它使用圓括號`()`，採用惰性求值的方式，逐個產生元素，從而節省內存。例如，`(x2 for x in range(1000000))`。

何時使用，何時避免

列表推導式最適合用於邏輯簡單、清晰的轉換和過濾操作。當表達式或條件變得非常複雜時，強行使用列表推導式會降低代碼的可讀性，這時迴歸傳統的for循環可能是更明智的選擇。代碼的可讀性永遠應該優先於過度追求簡潔。此外，如果目的是產生副作用（如打印每個元素），而不是構建一個新列表，那麼使用for循環才是正確的做法。

超越列表：其他推導式

Python的推導式語法不僅限於列表。同樣的思想可以應用於字典（Dictionary Comprehension）和集合（Set Comprehension）。

字典推導式

字典推導式使用花括號`{}`，表達式部分為`key: value`的形式。例如，將一個字符串列表轉換為一個以字符串為鍵、字符串長度為值的字典：`{s: len(s) for s in ['hello', 'world']}`，結果是`{'hello': 5, 'world': 5}`。

集合推導式

集合推導式也使用花括號`{}`，但表達式部分沒有冒號。它會自動去除重複元素。例如，從一個列表中獲取所有元素的平方並去重：`{x2 for x in [1, 2, 2, 3]}`，結果是`{1, 4, 9}`。