内包表記のif判定の効率化について

Question

[iの処理 for i in 配列など if 判定式]

このような文で、iの処理結果を判定して内包表記をしたいです。

このときiの処理と同じ文を書いて判定をすれば望む処理はできますが、
同じ計算を二回することになると思います。

より効率的な書き方をご存知の方はいらっしゃいませんか。

よろしくお願いします。

Answer 1

二重にすれば良いかと。
内部ループはリスト内包表記ではなくジェネレータ式にすればコストもさほど変わりません。

[ii for ii in (iの処理 for i in 配列など) if 判定式]

コメントを受けて

ただまだジェネレータをしっかりと理解していないので、よろしければただの二重に比べて何のコストが削減されるか教えていただけませんか。

計算する回数は変わりませんが、空間計算量は減ります。
中間リストが作られないからです。

直接的な検証ではありませんが、評価順序の違いからもその挙動を説明することができます。

def func_a(i):
    print(f'a_{i}')
    return i

def func_b(i):
    print(f'b_{i}')
    return i

print('リスト内包表記')
[func_b(ii) for ii in [func_a(i) for i in range(3)]]

print('ジェネレータ式')
[func_b(ii) for ii in (func_a(i) for i in range(3))]

実行結果 Wandbox

リスト内包表記
a_0
a_1
a_2
b_0
b_1
b_2
ジェネレータ式
a_0
b_0
a_1
b_1
a_2
b_2

よほど大きなイテラブルを対象にしたり、
あるいは主処理がI/Oを伴ったりする場合じゃないと実感はできないでしょうが、
iに対する計算回数を気にするような状況であれば案外無視できないのかもしれません。

Comments

[keraker]

ありがとうございます。
さきほど内包表記を二回に分けてみたのですがこちらのほうが良さそうですね。
ただまだジェネレータをしっかりと理解していないので、よろしければただの二重に比べて何のコストが削減されるか教えていただけませんか。

[LouiS0616]

回答に追記しました。

[LouiS0616]

しかしパフォーマンスに大きな差が出ないのならば、可読性の方を優先すべき場面も多いでしょう。
実際の状況を知らないのでなんとも言えないですが、極端な例を出すなら [ii for ii in (2*i for i in range(10)) ii < 10] よりは [2*i for i in range(10) if 2*i <10] の方が扱いやすいでしょうし。

[keraker]

なるほど、コストとは空間計算量、つまりメモリの使用量だったのですね。
初めて知りましたが対になる言葉に時間計算量というのもあるようですね。
今回は単純な計算回数の削減しか念頭にありませんでしたが、それらの観点も知ることができてよかったです。
まとめると内部ループは通常では空間計算量が増えるがジェネレータ式にすればさほど変わらないということでしょう。
もし時間計算量を減らそうとすると並列してとか行列的なものを使うようになるのでしょうか。
今回は丁寧な解説をありがとうございます。