Pythonで辞書のリスト値から全組み合わせを生成する方法

Pythonでは、キーと値のペアの値としてリストを持つ辞書を扱うことがあります。このような場合、各キーに対応するリストの要素を組み合わせて、考えられるすべてのパターン（直積）を含むリストを作成したいことがあります。

本記事では、itertoolsモジュールのproduct関数を使って、辞書内のリストからすべてのキーと値の組み合わせを生成する2つの方法を紹介します。

sortedとproductを使う方法

itertools.product関数は、引数として渡されたイテラブルのデカルト積（直積）を生成します。まず辞書のキーをソートし、その後forループ（ここではリスト内包表記）を使って、辞書内のリストから可能なすべてのキーと値のペアの組み合わせを作成します。

コード例

import itertools as it
Adict = {
    "Day": ["Tue", "Wed"],
    "Time": ["2pm", "9am"],
}
# 辞書のキーをソート
sorted_Adict = sorted(Adict)
# ソート後にproductを使用
res = [dict(zip(sorted_Adict, prod))
    for prod in it.product(*(Adict[sorted_Adict]
        for sorted_Adict in sorted_Adict))]
# 結果を出力
print(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。

[{'Day': 'Tue', 'Time': '2pm'}, {'Day': 'Tue', 'Time': '9am'}, {'Day': 'Wed', 'Time': '2pm'}, {'Day': 'Wed', 'Time': '9am'}]

この方法では、各組み合わせが1つの辞書オブジェクトとして生成されるため、後続の処理でそのまま扱いやすいのが特徴です。

zipを使う方法

もう一つのアプローチでは、zip関数とitertools.product関数を組み合わせて、リストを値に持つ辞書からすべてのキーと値の組み合わせを作成します。こちらの方法では、各組み合わせがキーと値のペアごとの小さな辞書のリストとして出力されます。

コード例

import itertools as it
Adict = {
    "Day": ["Tue", "Wed"],
    "Time": ["2pm", "9am"],
}
# productを使用して組み合わせを生成
res = [[{key: value} for (key, value) in zip(Adict, values)]
    for values in it.product(*Adict.values())]
# 結果を出力
print(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。

[[{'Day': 'Tue'}, {'Time': '2pm'}], [{'Day': 'Tue'}, {'Time': '9am'}], [{'Day': 'Wed'}, {'Time': '2pm'}], [{'Day': 'Wed'}, {'Time': '9am'}]]

まとめ

どちらの方法もitertools.productを中心に据えていますが、出力形式が異なります。最初の方法は各組み合わせを1つの完全な辞書として返すため、データレコードのように扱いたい場合に便利です。一方、2つ目の方法はキーと値のペアを個別の辞書に分割したリスト構造になるため、ペア単位での処理が必要なケースに向いています。用途に応じて使い分けるとよいでしょう。