変数を要素に持つリストを文字列として出力したい！ 文字列を計算式に代入したとき、計算式のまま出力したい！

Question

前提・実現したいこと

1.変数a,b,c,d,eを用いた計算式を要素として格納したリストstuffに、 a,b,c,d,eをint型で宣言し、代入して計算結果を求めました。
2.このstuffを再利用してa,b,c,d,eをstr型で宣言しなおし、代入すると文字列が連結した状態で出るのですが、
これを代入だけして計算が行われないようにする方法はないでしょうか

3.また、上記ができない場合stuffの要素の計算式をそのまま文字列にして出力することは可能でしょうか
何も代入していない状態だとstuffに変数を計算式として格納した要素はNoneTypeになって
map関数で取得して文字列に変換しようとしたのですがエラーが出ます
変数を宣言すると式そのものではなく代入された結果が出力されます
変数の式を文字列そのものとして扱う方法はないでしょうか

発生している問題・エラーメッセージ

[a, b, a2+b, a+c, b2+c2, a+d, b4+e, d+e, a2+c2+e] にfoodsを代入したa,b,c,d,eを入れると
["卵","魚","卵卵魚","卵小麦","魚魚小麦小麦","卵肉","魚魚魚魚塩","肉塩"] と文字列が連結した状態で出ます
この代入を下記のように計算が行われずに計算式のままの状態で出力したいのですが、そのような方法は可能でしょうか
["卵","魚", "卵2+魚","卵+小麦","魚2+小麦2","卵+肉","魚4⁺塩","肉+塩"]

stuff = [a, b, a2+b, a+c, b2+c2, a+d, b4+e, d+e, a2+c2+e]を
下のようにしたい
stuff = ["a", "b", "a2+b", "a+c", "b2+c2", "a+d", "b4+e", "d+e", "a*2+c+2+e"]

該当のソースコード

price = [30, 80, 50, 70, 20]
a,b,c,d,e = price
stuff = [a, b, a*2+b, a+c, b*2+c*2, a+d, b*4+e, d+e, a*2+c*2+e] 
print(stuff)
#[30, 80, 140, 80, 260, 100, 380, 90, 180]

foods = ["卵", "魚", "小麦", "肉", "塩"]
a,b,c,d,e = foods
stuff = [a, b, a*2+b, a+c, b*2+c*2, a+d, b*2+e, d+e, a*2+c*2+e] 
print(stuff)
#["卵", "魚", "卵卵魚", "卵小麦", "魚魚小麦小麦", "卵肉", "魚魚魚魚塩", "肉塩", "卵卵小麦小麦塩"] 

試したこと

a,b,c,d,eは宣言していない
stuff = [a, b, a2+b, a+c, b2+c2, a+d, b4+e, d+e, a2+c2+e]
new_stuff = list(map(str, stuff))
print(new_stuff)
NameError: name 'a' is not defined

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

Python3.8.1

Comments

[meg_]

質問のコードを実行すると「NameError: name 'foods' is not defined」のエラーが出ます。

Answer 1

2.このstuffを再利用してa,b,c,d,eをstr型で宣言しなおし、代入すると文字列が連結した状態で出るのですが、

これを代入だけして計算が行われないようにする方法はないでしょうか

代数計算ならsympyを使うという手もあります。

import sympy as sym
(a,b,c,d,e) = sym.symbols('a b c d e')
stuff = [a, b, a*2+b, a+c, b*2+c*2, a+d, b*2+e, d+e, a*2+c*2+e] 
print(stuff)
# [a, b, 2*a + b, a + c, 2*b + 2*c, a + d, 2*b + e, d + e, 2*a + 2*c + e]

3.また、上記ができない場合stuffの要素の計算式をそのまま文字列にして出力することは可能でしょうか

泥臭くやるならf文字列にしてしまっても。

foods_name = ["卵", "魚", "小麦", "肉", "塩"]
a,b,c,d,e = foods_name
stuff = [a, b, f"{a}*2+{b}", f"{a}+{c}", f"{b}*2+{c}*2", f"{a}+{d}", f"{b}*2+{e}", f"{d}+{e}", f"{a}*2+{c}*2+{e}"] 
print(stuff)
# ['卵', '魚', '卵*2+魚', '卵+小麦', '魚*2+小麦*2', '卵+肉', '魚*2+塩', '肉+塩', '卵*2+小麦*2+塩']

Comments

[tetonana]

まさに実現したい動きが実装できました
sympyを使うこともf文字列を使えばできるということも初めて知りました
視野が広がりました、教えて頂きありがとうございます
貴重な回答ありがとうございました！

Answer 2

@teamiklさんのコメントに従い修正版

class F(str):

    def __mul__(self, v):
        return F("{}*{}".format(self, v))

    def __add__(self, v):
        return F("{}+{}".format(self, v))

foods = [F(x) for x in ["卵", "魚", "小麦", "肉", "塩"]]
a,b,c,d,e = foods
stuff = [a, b, a*2+b, a+c, b*2+c*2, a+d, b*4+e, d+e, a*2+c*2+e]
print(stuff)

# ['卵', '魚', '卵*2+魚', '卵+小麦', '魚*2+小麦*2', '卵+肉', '魚*4+塩', '肉+塩', '卵*2+小麦*2+塩']

バグあり版も残しておきます。頂いたコメントの意味が通じなくなってしまうので。

class F(str):

    def __mul__(self, v):
        return "{}*{}".format(self, v)

    def __add__(self, v):
        return "{}+{}".format(self, v)

    def __radd__(self, v):
        return "{}+{}".format(v, self)


foods = [F(x) for x in ["卵", "魚", "小麦", "肉", "塩"]]
a,b,c,d,e = foods
stuff = [a, b, a*2+b, a+c, b*2+c*2, a+d, b*4+e, d+e, a*2+c*2+e]
print(stuff)

結果

['卵', '魚', '卵*2+魚', '卵+小麦', '魚*2小麦*2', '卵+肉', '魚*4+塩', '肉+塩', '卵*2小麦*2+塩']

Comments

[Kenji.Noguchi]

出来たと思ったらバグってました... orz. なぜA*2+B*2の時__add__が呼ばれないのだろう？

[teamikl]

__mul__ 等の戻り値の型が str だからでは。
Fオブジェクトを返すようにすると期待通りの動作になりました。
（同じ場所ではまった

[Kenji.Noguchi]

なるほど！しばらく悩みそうでしたが早速のコメントありがとうございます。raddが必要になった時点でおかしいことに気づくべきでした。

[teamikl]

質問で期待された動作かどうかは解りませんが、個人的には
`a ++ b` や `2a * c` で正しくエラー報告される点が +1
Pythonの構文チェックで数式の検査ができるのが良いですね。

[tetonana]

stuffをformat()でstr型にして、リスト内包表記で取り出すのは全く思いつきませんでした
回答ありがとうございます！

[Kenji.Noguchi]

そう言う動きではないです。文字列の演算子+とか*を上書きしています。普通だったら文字列同士の足算は連結された文字列を返しますが、それをあえてA+Bと言う文字列を返すようにしたと言うことです。掛け算も同様です。class Fを作ったのは、ビルトインクラスのstrの__add__と__mul__を直接上書きすることが出来ないからです。(それができたらほとんど全てのプログラムが動かなくなるでしょう）

[tetonana]

文字列として扱えば置換できるけど
+や*はpython標準のビルトインクラスstr内の__add__, __mul__で動きが決まっているので
クラスを用いて同名メソッドでオーバーライドするということなんですね
理解できました！貴重な回答ありがとうございます！

Answer 3

やるとしたらこんな感じですかね

foods = {"a":"卵", "b":"魚", "c":"小麦", "d":"肉", "e":"塩"}
stuff = ["a", "b", "a*2+b", "a+c", "b*2+c*2", "a+d", "b*4+e", "d+e", "a*2+c+2+e"]
stuff_cnv = []
for item in stuff:
    item = item.translate(str.maketrans(foods))
    stuff_cnv.append(item)
print(stuff_cnv)
# ['卵', '魚', '卵*2+魚', '卵+小麦', '魚*2+小麦*2', '卵+肉', '魚*4+塩', '肉+塩', '卵*2+小麦+2+塩']

Comments

[tetonana]

replace()で地道にやろうかなと思っていたので
translate() maketrans()を使った文字列置換はとても参考になりました
回答ありがとうございました！

Answer 4

stuff = [a, b, a2+b, a+c, b2+c2, a+d, b4+e, d+e, a2+c2+e]を

下のようにしたい
stuff = ["a", "b", "a2+b", "a+c", "b2+c2", "a+d", "b4+e", "d+e", "a*2+c+2+e"]

実際にそのとおり配列を作って、あとは文字列置換で処理する、というような形で行うしかないと思います。

Comments

[tetonana]

変数をリストに入れて使うその動きをきちんと想像できていなかったようです
今回の質問で文字列のリストの使い勝手の良さが分かりました
回答ありがとうございます