【Python入門】リスト内の連続する要素の差分を求める3つの方法

この記事では、数値のみで構成されたリストに対して、隣り合う2つの要素（連続する要素ペア）の差分を計算し、その結果を新しいリストとして生成する方法を解説します。Pythonでは複数のアプローチが可能で、それぞれ特徴があります。

方法1：インデックスを使う

forループと要素のインデックスを組み合わせることで、連続する要素ペアの差分を簡単に求められます。リスト内包表記を使えば、コードも簡潔に書けます。

サンプルコード

listA = [12,14,78,24,24]
# 元のリスト
print("元のリスト : \n",listA)
# インデックス位置を利用
res = [listA[i + 1] - listA[i] for i in range(len(listA) - 1)]
# 結果を出力
print ("連続する要素の差分リスト : \n" ,res)

実行結果

上記のコードを実行すると、以下の出力が得られます。

元のリスト :
[12, 14, 78, 24, 24]
連続する要素の差分リスト :
[2, 64, -54, 0]

方法2：スライスとzip関数を使う

スライシングを利用した手法です。リストから「最後の要素を除いたもの」と「最初の要素を除いたもの」を切り出し、zip関数で対応する要素同士をペアにして差分を計算します。インデックス管理が不要になるため、可読性が高いのが特徴です。

サンプルコード

listA = [12,14,78,24,24]
# 元のリスト
print("元のリスト : \n",listA)
# リストのスライスを利用
res = [x - y for y, x in zip(listA[: -1], listA[1 :])]
# 結果を出力
print ("連続する要素の差分リスト : \n" ,res)

実行結果

上記のコードを実行すると、以下の出力が得られます。

元のリスト :
[12, 14, 78, 24, 24]
連続する要素の差分リスト :
[2, 64, -54, 0]

方法3：operator.subとmap関数を使う

operatorsモジュールが提供するsubメソッド（減算関数）を、map関数経由で適用する方法です。ここでもスライスによって連続する要素ペアを作成します。組み込みの演算子関数を活用するため、処理速度面で有利な場合があります。

サンプルコード

import operator
listA = [12,14,78,24,24]
# 元のリスト
print("元のリスト : \n",listA)
# operator.sub を利用
res = list(map(operator.sub, listA[1:], listA[:-1]))
# 結果を出力
print ("連続する要素の差分リスト : \n" ,res)

実行結果

上記のコードを実行すると、以下の出力が得られます。

元のリスト :
[12, 14, 78, 24, 24]
連続する要素の差分リスト :
[2, 64, -54, 0]

まとめ

いずれの方法でも同じ結果 [2, 64, -54, 0] が得られます。用途に応じて使い分けるのがおすすめです。

• インデックス方式： ロジックが直感的で理解しやすい
• スライス＋zip方式： Pythonらしい簡潔な記述ができる
• operator.sub＋map方式： 関数型スタイルで大規模データにも向く

なお、Python 3.10以降では標準ライブラリの itertools.pairwise を使うことでも同様の処理が実現できますので、環境に合わせて選択してください。