Pythonのリストから欠けている要素（抜けている数値）を見つける方法

数値を含むリストがあるとき、その数値が連続しているかどうかを確認したり、リスト内の最大値を最終値として、その範囲の中で欠けている数値を特定したりすることができます。ここでは、代表的な2つのアプローチを紹介します。

range関数とmax関数を使う方法

forループと not in 演算子を組み合わせることで、指定した範囲の中に存在しない値をチェックできます。見つかった欠損値を新しいリストに追加していき、それを結果として取得します。

サンプルコード

listA = [1,5,6, 7,11,14]

# 元のリスト
print("Given list : ",listA)

# range と max を使用して欠損値を抽出
res = [ele for ele in range(max(listA) + 1) if ele not in listA]

# 結果
print("Missing elements from the list : \n" ,res)

実行結果

上記のコードを実行すると、次のような出力が得られます。

Given list : [1, 5, 6, 7, 11, 14]
Missing elements from the list :
[0, 2, 3, 4, 8, 9, 10, 12, 13]

この例では、リストの最大値が14であるため、0から14までの範囲を対象にチェックを行い、リストに存在しない [0, 2, 3, 4, 8, 9, 10, 12, 13] が欠損値として検出されています。

set（集合）を使う方法

set 関数を使って、0から最大値までの範囲のすべての値を集合として保持し、そこから元のリストの集合を差し引きます。これにより、連番の中で欠けている値だけを含む結果セットが得られます。コードが簡潔になり、可読性も高くなるのが特徴です。

サンプルコード

listA = [1,5,6, 7,11,14]

# 元のリストを出力
print("Given list : ",listA)

# set の差集合を利用して欠損値を抽出
res = list(set(range(max(listA) + 1)) - set(listA))

# 結果
print("Missing elements from the list : \n" ,res)

実行結果

上記のコードを実行すると、次のような出力が得られます。

Given list : [1, 5, 6, 7, 11, 14]
Missing elements from the list :
[0, 2, 3, 4, 8, 9, 10, 12, 13]

どちらの方法を選ぶべきか

リストに対する in 演算子は線形探索（O(n)）であるため、リストのサイズが大きくなると最初の方法は処理が遅くなります。一方、setを使った差集合の計算は高速（平均O(1)のメンバーシップ判定）なので、大量のデータを扱う場合はset方式がおすすめです。小規模なリストであれば、どちらの方法でも十分なパフォーマンスが得られます。