Pythonでネストしたリスト内包表記をマスター!行列作成からフラット化まで

ネストされたリスト(入れ子リスト)とは、リストの中にさらにリストが含まれている構造のことです。Pythonにはこうしたネスト構造をスマートに扱うための仕組みが備わっており、リスト内包表記を使えば、簡潔で読みやすいコードでさまざまな操作を行えます。

本記事では、リスト内包表記を活用してネストされたリストを作成・操作する方法を、具体例とともに解説します。

行列(マトリックス)の作成

行列を作成するには、行と列の組み合わせを定義する必要があります。forループを含むリスト内包表記を、別のforループ付きリスト内包表記の中に入れ子にすることで、3行×4列の行列を簡単に生成できます。

matrix = [[m for m in range(4)] for n in range(3)]
print(matrix)

上記のコードを実行すると、次の結果が得られます。

[[0, 1, 2, 3], [0, 1, 2, 3], [0, 1, 2, 3]]

ネストされたリストからの要素抽出(フィルタリング)

内側のリストを走査するforループにif条件を組み合わせると、条件に合致する要素だけを抽出できます。以下の例では、12か月分の月名を格納した2次元リストから、文字数が5文字以下の月名のみを取り出しています。

months = [['January', 'February', 'March'], ['April', 'May', 'June'], ['July', 'August', 'September'], ['October', 'November', 'December']]
# if条件付きのネストされたリスト内包表記
short_months = [month for sublist in months for month in sublist if len(month) <= 5]
print(short_months)

上記のコードを実行すると、次の結果が得られます。

['March', 'April', 'May', 'June', 'July']

ポイントは、内包表記内のfor文を「外側のリスト→内側のリスト」の順に記述し、最後に条件式を追加する点です。変数名を用途に応じて分ければ、同じ名前を再利用して混乱を招くことなく、意図が明確で保守性の高いコードになります。

ネストされたサブリストのフラット化(平坦化)

複数のサブリストを持つネストされたリストを、サブリストを含まない1つのリストへ変換(フラット化)することも可能です。

nested_list = [[1], [17, 19], [21, 23, 25], [32, 35, 37, 39]]
# 2次元リストをフラット化するネストされたリスト内包表記
flattened_list = [value for sublist in nested_list for value in sublist]
print(flattened_list)

上記のコードを実行すると、次の結果が得られます。

[1, 17, 19, 21, 23, 25, 32, 35, 37, 39]

まとめ

リスト内包表記を入れ子にすることで、行列の生成、条件によるフィルタリング、多次元リストの平坦化といった処理を、わずか数行のコードで美しく実現できます。ネストしたforループで書くよりもはるかに簡潔になるため、日常的なPythonプログラミングにぜひ取り入れてみてください。