Python - 直積の作り方、forループ(for/in文)、itertools module、product method( @public_ai000ya @masaniwasdp )あいや 🤘 🙄さん 、масаниуасдп@C89さんのツイート、リツイートより

Head First Python
原著

開発環境

• OS: macOS High Sierra - Apple
• Text Editor: Emacs
• プログラミング言語: Python3

n重のfor文はその直積を取ることで1重にできることが知られている

for i in 1..100
for j in 200..300
// (i, j) = (1, 200), (1, 201), .., (100, 300)
end
end
===
for (i, j) in (1..100 * 200..300)
// 上と同じ
end

— あいや🤘🙄🤘 (@public_ai000ya) 2018年7月31日

同様のことをRuby(？)ではなくPythonではどのようにすればいいか気になったから書いてみた。

まず冗長な方法。

コード(Emacs)

#!/usr/bin/env python3
for i in range(1, 6):
    for j in range(20, 25):
        print((i, j))

入出力結果(Terminal, Jupyter(IPython))

$ ./sample.py
(1, 20)
(1, 21)
(1, 22)
(1, 23)
(1, 24)
(2, 20)
(2, 21)
(2, 22)
(2, 23)
(2, 24)
(3, 20)
(3, 21)
(3, 22)
(3, 23)
(3, 24)
(4, 20)
(4, 21)
(4, 22)
(4, 23)
(4, 24)
(5, 20)
(5, 21)
(5, 22)
(5, 23)
(5, 24)
$

リスト内包表記。

コード(Emacs)

#!/usr/bin/env python3
import pprint

pairs = [(i, j) for i in range(1, 6) for j in range(20, 25)]
pprint.pprint(pairs)

入出力結果(Terminal, Jupyter(IPython))

$ ./sample.py
[(1, 20),
 (1, 21),
 (1, 22),
 (1, 23),
 (1, 24),
 (2, 20),
 (2, 21),
 (2, 22),
 (2, 23),
 (2, 24),
 (3, 20),
 (3, 21),
 (3, 22),
 (3, 23),
 (3, 24),
 (4, 20),
 (4, 21),
 (4, 22),
 (4, 23),
 (4, 24),
 (5, 20),
 (5, 21),
 (5, 22),
 (5, 23),
 (5, 24)]
$

2重のfor文なら1重にはできてないものの、リスト内包表記で十分そう。

itertoolsモジュール(標準ライブラリー)のproductメソッドを利用した場合。

コード(Emacs)

#!/usr/bin/env python3
import pprint
import itertools

pairs = itertools.product(range(1, 6), range(20, 25))

pprint.pprint(list(pairs))

入出力結果(Terminal, Jupyter(IPython))

$ ./sample.py
[(1, 20),
 (1, 21),
 (1, 22),
 (1, 23),
 (1, 24),
 (2, 20),
 (2, 21),
 (2, 22),
 (2, 23),
 (2, 24),
 (3, 20),
 (3, 21),
 (3, 22),
 (3, 23),
 (3, 24),
 (4, 20),
 (4, 21),
 (4, 22),
 (4, 23),
 (4, 24),
 (5, 20),
 (5, 21),
 (5, 22),
 (5, 23),
 (5, 24)]
$

2重の場合リスト内包表記を利用した場合とあまり変わらない感じ。

nを5、すなわち5重の場合をリスト内包表記とitertoolsモジュールのproduct関数で記述。

コード(Emacs)

#!/usr/bin/env python3
import pprint
import itertools

print('リスト内包表記')
t = [(i, j, k, l, m)
     for i in range(1, 6)
     for j in range(20, 25)
     for k in range(30, 35)
     for l in range(40, 45)
     for m in range(50, 55)]

pprint.pprint(t[:10])

print('itertoolsモジュールのproductメソッド')
s = itertools.product(
    range(1, 6),
    range(20, 25),
    range(30, 35),
    range(40, 45),
    range(50, 55)
)

pprint.pprint(list(s)[:10])

入出力結果(Terminal, Jupyter(IPython))

$ ./sample.py
リスト内包表記
[(1, 20, 30, 40, 50),
 (1, 20, 30, 40, 51),
 (1, 20, 30, 40, 52),
 (1, 20, 30, 40, 53),
 (1, 20, 30, 40, 54),
 (1, 20, 30, 41, 50),
 (1, 20, 30, 41, 51),
 (1, 20, 30, 41, 52),
 (1, 20, 30, 41, 53),
 (1, 20, 30, 41, 54)]
itertoolsモジュールのproductメソッド
[(1, 20, 30, 40, 50),
 (1, 20, 30, 40, 51),
 (1, 20, 30, 40, 52),
 (1, 20, 30, 40, 53),
 (1, 20, 30, 40, 54),
 (1, 20, 30, 41, 50),
 (1, 20, 30, 41, 51),
 (1, 20, 30, 41, 52),
 (1, 20, 30, 41, 53),
 (1, 20, 30, 41, 54)]
$

for/in文の記述がいらないし、読みやすさの観点からも、nの値が大きければ大きいほどitertoolsモジュールのproductメソッドを使用した方が良さそう。