【Python】リストをフラット化する3つの方法：リスト内包表記・forループ・itertools徹底解説

リストのフラット化（平坦化）とは、リストから次元を取り除く処理のことを指します。次元とは、リスト内の要素を特定するために必要な追加の座標のことです。Pythonのリストは、リスト内包表記、ネストしたforループ、itertools.chain()メソッドのいずれかを使ってフラット化できます。

Pythonのリストは複数の次元を持つことができます。つまり、リストの中にリストが入っている状態です。こうしたリストは「ネストされたリスト」とも呼ばれ、通常のリストに変換し直すことが可能です。

これは、リスト内のリストからすべての値を単一のリストにまとめられるという意味です。リストのリストを1つのリストに変換することを「リストのフラット化」と呼びます。

Pythonでリストをフラット化する3つの方法

Pythonでリストをフラット化するには、主に以下の3つの方法があります。

• リスト内包表記を使う方法
• ネストしたforループを使う方法
• itertools.chain()メソッドを使う方法

このガイドでは、それぞれの方法でリストをフラット化する手順を、具体的なサンプルコードとともに解説します。記事を読み終える頃には、自分のプログラムですぐにリストのフラット化を活用できるようになるでしょう。

方法1：リスト内包表記でリストをフラット化する

Pythonのリスト内包表記は、既存のリストの内容をもとに新しいリストを定義するための記法です。内包表記の中で条件や変換を指定することで、新しいリストに入る各要素を柔軟にカスタマイズできます。

内包表記は、forループでリストを反復処理して新しいリストを生成する処理の糖衣構文（シンタックスシュガー）です。つまり、forループと根本的には同じ動作をしながら、より簡潔な構文で書けるのが特徴です。

リスト内包表記の基本構文は以下の通りです。

numbers = [1, 2, 3]

new_numbers = [number * 2 for number in numbers]

この内包表記は、「numbers」リスト内の各数値に2を掛けた新しいリストを生成します。

リスト内包表記によるフラット化の実例

ここで、レストランで提供されているさまざまなサンドイッチの具材を含むリストのリストを例に考えてみましょう。現在のリストは次のようになっています。

foods = [
	["Tomato and Cucumber", "Hummus, Beetroot, and Lettuce"],
	["Cheese", "Egg"],
	["Ham", "Bacon", "Chicken Club", "Tuna"]
]

1番目のリストにはビーガン向けの具材、2番目のリストにはベジタリアン向けの具材、3番目のリストには肉を含むすべてのサンドイッチ具材が分類されて格納されています。

このリストを、具材がすべて入った単一のリストに変換したいとします。2次元よりも1次元のリストの方が扱いやすく、このデータに複数の次元を持たせる必要はないからです。リストから2番目の次元を取り除くには、次のようにリスト内包表記を使用します。

new_foods = [food for sublist in foods for food in sublist]
print(new_foods)

このリスト内包表記は、「foods」変数内のすべてのリストを順番に反復処理し、各値をメインのリストに追加していきます。リストが生成されたら、コンソールに出力して結果を確認しましょう。

['Tomato and Cucumber', 'Hummus, Beetroot, and Lettuce', 'Cheese', 'Egg', 'Ham', 'Bacon', 'Chicken Club', 'Tuna']

リストのリストが正常にフラットなリストへと変換されました。すべての具材が、3つのリストに分かれた状態から1つのリストにまとめられています。

方法2：ネストしたforループでリストをフラット化する

同じ結果は、ネストしたPythonのforループを使っても得られます。「ネストしたforループ」とは、「forループの中にforループが入っている」構造のことです。先ほどのリスト内包表記は、実は次のforループを別の形で表現したものにすぎません。

new_foods = []
for sublist in foods:
	for food in sublist:
		new_foods.append(food)

print(new_foods)

このコードでは、2つのforループを使って、元のリストのリスト内にある各リストの各要素を反復処理しています。コードを実行すると、次の結果が得られます。

['Tomato and Cucumber', 'Hummus, Beetroot, and Lettuce', 'Cheese', 'Egg', 'Ham', 'Bacon', 'Chicken Club', 'Tuna']

プログラムはリスト内包表記とまったく同じ結果を返します。ただし、ほとんどの場合、リスト内包表記の方がforループよりも優れた選択肢です。リスト内包表記はコードが短く、このケースではネストしたforループよりも読みやすいからです。

方法3：itertools.chain()でリストをフラット化する

itertoolsはPython標準ライブラリに含まれるモジュールで、イテラブルオブジェクトやジェネレータを簡単に扱うためのさまざまなメソッドを提供しています。

ここでは、その中のchain()メソッドに注目します。このメソッドはリストのリストを受け取り、フラット化されたリストを返します。

まず、Pythonのimport文を使ってitertoolsモジュールをコードにインポートします。

import itertools

次に、リストのリストを定義し、chain()メソッドを使ってリストをフラット化します。

foods = [
	["Tomato and Cucumber", "Hummus, Beetroot, and Lettuce"],
	["Cheese", "Egg"],
	["Ham", "Bacon", "Chicken Club", "Tuna"]
]

new_foods = itertools.chain(*foods)

このコードでは、*（アスタリスク）記号を使ってリストをアンパック（展開）しています。これにより、リストの各要素がchain()メソッドに渡せる個別の引数へと変換されます。

chain()メソッドはitertools.chainオブジェクトを返すため、フラット化されたリストを確認するには、このオブジェクトをリストに変換する必要があります。list()メソッドを使って変換しましょう。

print(list(new_foods))

コードを実行すると、次の結果が得られます。

['Tomato and Cucumber', 'Hummus, Beetroot, and Lettuce', 'Cheese', 'Egg', 'Ham', 'Bacon', 'Chicken Club', 'Tuna']

コードによってリストが正常にフラット化されました。

itertoolsはリストをフラット化する効果的な方法ですが、前述の2つの方法と比べるとやや高度な手法です。理由は、itertoolsをコードにインポートする必要があり、新たな依存関係が発生するためです。さらに、chain()メソッドにはアンパックの概念が含まれており、初心者には理解しづらい場合があります。

まとめ

Pythonのリストをフラット化する方法として、リスト内包表記、ネストしたforループ、itertools.chain()メソッドの3つを紹介しました。その中でもリスト内包表記は最も「Pythonic（Pythonらしい）」な方法であり、ほとんどの場面で推奨されます。

ネストしたforループも有効な手段ですが、リスト内包表記に比べてコード行数が多くなりがちです。itertools.chain()メソッドも同様に効果的ですが、初心者にはやや理解のハードルが高い点に注意しましょう。

Pythonにはリストをフラット化するために必要な機能がすべて標準で備わっているため、通常はわざわざ新しいライブラリ（itertools）をインポートする必要はありません。まずはリスト内包表記から試してみるのがおすすめです。

Pythonの学習をさらに深めたい方は、学習ロードマップやおすすめの教材をまとめたガイド記事も参考にしてみてください。初心者から上級者まで役立つ学習のコツやコース情報が見つかります。