配列を大きくする方法

Question

例えば
[[0, 0], [1, 1], [2, 2]]
という配列、もしくはリストの各要素を3倍して
[[0, 0], [0, 0], [0, 0], [1, 1], [1, 1], [1, 1], [2, 2], [2, 2], [2, 2]]
としたいとき、下記のような方法でやりたいことはできましたが、
二重のfor文となり、計算時間がかかりそうですし、愚直です。
もっといい方法がありそうと思うのですが、どのような方法があるか教えていただけないでしょうか。

test = [[i, i] for i in range(3)] 
print(test)

ans = []
for item in test:
  for i in range(3):
    ans.append(item)
print(ans)

Answer 1

内側のforが回る回数は定数なので、計算量的にはO(N)になり、そのロジックで大きな問題はありません。

二重内包表記だときもち程度短くて綺麗です。

test = [[i, i] for i in range(3)] 
ans = [x for x in test for _ in range(3)]

結果の変更を考慮するなら

そのままだと各[0, 0]同士、[1, 1]同士、[2, 2]同士がすべて同じlistオブジェクトになりますから、ansの要素を更に書き換えたい場合は不都合があります。

これを解消するには子リストをコピーしてあげます。

>>> test = [[i, i] for i in range(3)] 
>>> ans = [x for x in test for _ in range(3)]
>>> ans
[[0, 0], [0, 0], [0, 0], [1, 1], [1, 1], [1, 1], [2, 2], [2, 2], [2, 2]]
>>> ans[0][0] = 1
>>> ans
[[1, 0], [1, 0], [1, 0], [1, 1], [1, 1], [1, 1], [2, 2], [2, 2], [2, 2]]
>>> test = [[i, i] for i in range(3)] 
>>> ans = [x.copy() for x in test for _ in range(3)]
>>> ans
[[0, 0], [0, 0], [0, 0], [1, 1], [1, 1], [1, 1], [2, 2], [2, 2], [2, 2]]
>>> ans[0][0] = 1
>>> ans
[[1, 0], [0, 0], [0, 0], [1, 1], [1, 1], [1, 1], [2, 2], [2, 2], [2, 2]]

参考：
なぜ list 'y' を変更すると list 'x' も変更されるのですか?　プログラミング FAQ — Python 3.8.1 ドキュメント
多次元のリストを作るにはどうしますか？　プログラミング FAQ — Python 3.8.1 ドキュメント

Comments

[LouiS0616]

ans = [x[:] for x in test for _ in range(3)] みたくtestとは別に実体を作らないといけないのでは。

[hayataka2049]

ご指摘ありがとうございます。修正しました。

[surphy]

＞そのロジックやり方でも大きな問題はありません。
承知しました。内包表記でよりすっきりとかけますね。勉強になりました。

今回は、ansの要素を更に書き換えることは想定していないので、こちらの回答を参考にさせていただきます。

質問がざっくりすぎました。質問に背景なども書いた方がよかったですね。
data augmentationのためにlabelの拡張がしたく質問しました。
しかしいろいろ調べてみると、input とlabelを同時にaugmentationしてくれるkerasのImageDataGeneratorというものがあるようですね。
うまく使えていないですが、こちらを利用してaugmentationしていくことになりそうです。

Answer 2

各要素を3倍にしたいというだけならこれでいいと思います。順番を気にするならダメですが。

test = [[i, i] for i in range(3)] 
ans = test*3
# [[0, 0], [1, 1], [2, 2], [0, 0], [1, 1], [2, 2], [0, 0], [1, 1], [2, 2]]

追記

この方法では増やした各要素は同じオブジェクトを参照してしまうので1つの要素を変更するとほかの要素にも影響を与えます。
そのため、増やした要素を別々のオブジェクトとして扱いたい場合はこの方法は使えないので注意してください。

Comments

[LouiS0616]

試しに ans[0][0] = 42 とでもしてみると分かりますが、その方法はまずいです。

[mistn]

一応承知の上で回答しています。
質問にあるコードでもそのような作りになっているので。

注意書きが無いのは不親切でしょうか。

[LouiS0616]

書いた方が親切かと思いますが、これは私の価値観に過ぎません。
mistnさんが現状の回答で問題無いと思うのでしたら、その判断を尊重します。

[mistn]

追記として注意点を記載しました。

[surphy]

ご回答ありがとうございます。
今回は順番を気にします。
質問に書いておらず、すみませんでした。

上記の方法を知れてよかったです。