Pythonのリスト内包表記:構文・例・使うべきでない場面

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Pythonのリスト内包表記:構文・例・使うべきでない場面

Pythonのリスト内包表記を順を追って学びましょう。1行でリストを作成・フィルタ・変換し、ループとの実測時間を比較し、通常のforループの方が読みやすい場面も確認します。

読了目安 7分
Pythonのリスト内包表記:構文・例・使うべきでない場面
ポイント
  • 基本の形は [式 for 要素 in イテラブル if 条件] です。
  • 末尾の単純な if は絞り込み、先頭の if-else は2つの値からの選択です。
  • 今回のテストでは、内包表記は append を使うループより約37%高速でした。
  • 大量のデータにはジェネレータ式を、ロジックが複数の明確な手順を要する場合は通常のループを使いましょう。

Pythonのリスト内包表記は、任意のイテラブルから新しいリストを読みやすい1行で作ります。空のリストを作ってループし、append を呼ぶ代わりに、欲しい結果を記述します。

このガイドでは、基本の形からフィルタ、ネストしたループ、そして私たち自身が測定した処理時間までを説明します。Pythonが初めての方は、まず初心者向けPythonチュートリアル(英語)をご覧ください。環境は仮想環境ガイド(英語)で整えておきましょう。

Pythonのリスト内包表記の構文

左から右へ読みます。式は新しい各要素の形を表し、for の部分は要素の取得元を表します。

squares = [x * x for x in range(6)]
print(squares)          # [0, 1, 4, 9, 16, 25]

names = [" Hi ", "  QA "]
clean = [n.strip().lower() for n in names]
print(clean)            # ['hi', 'qa']

同じ結果をループで書くと3行多くなります。1行が読みやすいままである限り、この短さが利点です。

条件で要素を絞り込む

ループの後ろに if を付けると、条件を満たす要素だけが残ります。

evens = [x for x in range(10) if x % 2 == 0]
print(evens)            # [0, 2, 4, 6, 8]

if-else を使ったリスト内包表記

すべての要素に対して値を出したいときは、if-else を for の前に置きます。末尾に else を置くと構文エラーになるため、初心者が最もつまずく部分です。

labels = ["even" if x % 2 == 0 else "odd" for x in range(4)]
print(labels)           # ['even', 'odd', 'even', 'odd']

目安:末尾の if は要素を取り除き、先頭の if-else は要素を変えます。if-else ではリストの長さは変わりません。

ネストしたループと平坦化

複数の for 節は、ネストしたループと同じ順序で読みます。リストのリストを平坦化したり、ペアを作ったりするのに使えます。

matrix = [[1, 2, 3], [4, 5, 6]]
flat = [n for row in matrix for n in row]
print(flat)             # [1, 2, 3, 4, 5, 6]

pairs = [(x, y) for x in range(1, 3) for y in "ab"]
print(pairs)            # [(1, 'a'), (1, 'b'), (2, 'a'), (2, 'b')]

行列を転置するには、内包表記を別の内包表記の中に入れます。[[r[i] for r in matrix] for i in range(3)] は [[1, 4], [2, 5], [3, 6]] になります。読みやすさが落ちない実用上の限界は2段までです。

辞書・集合・ジェネレータの形

括弧を変えるだけで、同じ考え方が他の型を作ります。

lengths = {w: len(w) for w in ["pip", "venv", "uv"]}   # {'pip': 3, 'venv': 4, 'uv': 2}
unique  = {len(w) for w in ["pip", "venv", "uv", "git"]}  # {2, 3, 4}
total   = sum(x * x for x in range(1_000_000))           # generator, no list

型そのものの比較は、リスト・タプル・集合・辞書のガイド(英語)をご覧ください。

速度とメモリ:私たちの実測結果

Python 3.13.6 で100,000個の整数を使い、各方式を5回実行した最良値を採用しました。数値は環境によって変わりますが、順位は安定しています。

処理時間
append を使うループ(各要素を2倍)5.18 ms
リスト内包表記(各要素を2倍)3.25 ms
list(map(lambda ...))6.50 ms
ループで偶数を抽出3.62 ms
内包表記で偶数を抽出3.43 ms

内包表記は append のループを明確に上回りますが、時間の大半が条件判定にかかる場合は差が縮まります。メモリ面では、2倍にした100万個の整数のリストは約8.4 MBでしたが、同じ内容のジェネレータオブジェクトは200バイトでした。値を1つずつ生成するためです。

リスト内包表記を使うべきでない場面

  • 表示や保存などの副作用だけが目的のとき。通常のループを使いましょう。内包表記では不要なリストが作られます。
  • ロジックが複数の手順に分かれるとき。2つ目の変数や try が必要なら、ループや小さな関数にします。
  • データが非常に大きいとき。ジェネレータ式を使えば、Pythonはリスト全体をメモリに保持しません。
  • 3つ以上の for 節が必要なとき。次に読む人のために、名前付きの手順に分けましょう。

まとめ

短い1行で意図が正確に伝わるならPythonのリスト内包表記を、そうでなければループを使いましょう。基本の形から始め、フィルタを加え、順序が自然に感じられるまで if-else の形を練習してください。

よくある質問

Pythonのリスト内包表記とは何ですか?

イテラブルの各要素に式を適用してリストを作る簡潔な書き方で、条件を付けて絞り込むこともできます。

リスト内包表記で if-else はどう使いますか?

条件式を for 節の前に置きます。例:["even" if x % 2 == 0 else "odd" for x in nums]。単純な絞り込みはループの後ろに if を1つ置くだけです。

リスト内包表記は for ループより速いですか?

多くの場合は速いです。100,000要素のテストでは append を使うループより約37%高速でしたが、まず読みやすさで判断しましょう。

リスト内包表記とジェネレータ式の違いは何ですか?

リスト内包表記はリスト全体を一度にメモリ上に作ります。ジェネレータ式は丸括弧を使い、値を1つずつ生成するため、大きなデータではメモリを節約できます。

リスト内包表記はネストできますか?

はい、行列の平坦化や転置に使えます。2段までにとどめ、読みにくくなったらループに切り替えましょう。

さらに学ぶ(英語の記事)

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