【Python】辞書内包表記/セット内包表記に入門する

# 辞書内包表記の最小例: nをキー、nの2乗を値にした辞書を作る
numbers = [1, 2, 3, 4]

squares = {n: n ** 2 for n in numbers}  # {1: 1, 2: 4, 3: 9, 4: 16}

print("元データ:", numbers)
print("生成された辞書:", squares)

# セット内包表記の最小例: 値の2乗を集合にし、重複は自動的に除去される
values = [1, 2, 2, 3, 3, 3]

squared_set = {v ** 2 for v in values}  # {1, 4, 9}

print("元データ:", values)
print("生成された集合:", squared_set)

# 偶数だけをキーに取り、その2乗を値にする辞書
even_squares = {n: n ** 2 for n in range(10) if n % 2 == 0}

print("偶数の2乗辞書:", even_squares)

# 奇数か偶数かを判定するラベル辞書の作成
labels = {n: ("even" if n % 2 == 0 else "odd") for n in range(6)}

print("ラベル辞書:", labels)

# 文字列のうち、英字だけかつ長さが4以上のものを小文字化して集合に
words = ["Apple", "bee", "car", "3dogs", "Alpha!", "BANANA"]

filtered = {w.lower() for w in words if w.isalpha() and len(w) >= 4}

print("フィルタ後の集合:", filtered)

# 価格辞書に税込価格を付与しつつ、キーを小文字化する例
prices = {"Apple": 100, "Banana": 80, "Cherry": 150}
tax_rate = 0.1

# キーを小文字化、値に税込価格を計算して上書き
normalized = {k.lower(): int(v * (1 + tax_rate)) for k, v in prices.items()}

print("元の辞書:", prices)
print("変換後の辞書:", normalized)

# 値が一意なら反転できる。重複があると後勝ちで上書きされるので注意
grade_by_name = {"alice": "A", "bob": "B", "carol": "A"}

# 反転: グレード→最後に現れた名前
name_by_grade = {grade: name for name, grade in grade_by_name.items()}

print("元の辞書:", grade_by_name)
print("反転辞書(後勝ち):", name_by_grade)

# 前後の空白除去と小文字化で正規化し、ユニーク集合を作る
emails = [" Alice@example.com ", "bob@EXAMPLE.com", "alice@example.com", "Bob@example.com "]

normalized_emails = {e.strip().lower() for e in emails}

print("元データ:", emails)
print("正規化後のユニーク集合:", normalized_emails)

# i < j のときだけペア(i, j)→積を辞書として作る
pairs_product = {(i, j): i * j
                 for i in range(1, 4)      # i = 1..3
                 for j in range(1, 4)      # j = 1..3
                 if i < j}                 # 条件フィルタ

# 同じ条件でペアの集合も作れる
pairs_set = {(i, j) for i in range(1, 4) for j in range(1, 4) if i < j}

print("ペア→積の辞書:", pairs_product)
print("ペアの集合:", pairs_set)

# enumerateと組み合わせて、行番号→単語長の辞書
words = ["apple", "banana", "fig"]

length_by_row = {i: len(w) for i, w in enumerate(words, start=1)}

# zipと組み合わせて、キーと値のペアから辞書を作りつつ値を加工
keys = ["id", "name", "age"]
vals = [100, "Alice", 20]
record = {k: (v.upper() if isinstance(v, str) else v) for k, v in zip(keys, vals)}

print("行番号→長さ:", length_by_row)
print("加工済みレコード:", record)

# 大文字小文字を正規化してキーにするが、重複すると後勝ちで上書き
names = ["Alice", "ALICE", "alice"]

latest = {name.lower(): name for name in names}  # 'alice' キーが重複

print("後勝ちで保持される値:", latest)

# ハッシュ不可能な型を入れるとTypeErrorになる例と回避策
items = [[1, 2], [3, 4]]  # リストはハッシュ不可能

def try_set_with_list():
    try:
        s = {tuple(x) for x in items}  # タプルにしてハッシュ可能にする
        print("タプルに変換した集合:", s)
    except TypeError as e:
        print("エラー:", e)

def show_error_example():
    try:
        s = {x for x in items}  # これはTypeErrorになる
        print("作成成功:", s)
    except TypeError as e:
        print("エラー:", e)

show_error_example()
try_set_with_list()

# 複雑な内包表記の例(可読性が低い)
complex_dict = {(i, j): ("even" if (i * j) % 2 == 0 else "odd")
                for i in range(1, 6) for j in range(1, 6)
                if i != j and (i + j) % 3 != 0}

print("項目数:", len(complex_dict))  # ここでは件数だけ確認

# 可読性重視の通常ループ版(意味が明確)
readable = {}
for i in range(1, 6):
    for j in range(1, 6):
        if i == j:
            continue
        if (i + j) % 3 == 0:
            continue
        label = "even" if (i * j) % 2 == 0 else "odd"
        readable[(i, j)] = label

print("同じ項目数か:", len(complex_dict) == len(readable))

# timeitで内包表記とforループの速度比較
import timeit

setup = """
data = list(range(10000))
"""

stmt_comp = """
# 辞書内包表記
d = {x: x*x for x in data if x % 2 == 0}
"""

stmt_loop = """
# 通常のforループ
d = {}
for x in data:
    if x % 2 == 0:
        d[x] = x*x
"""

t_comp = timeit.timeit(stmt_comp, setup=setup, number=100)
t_loop = timeit.timeit(stmt_loop, setup=setup, number=100)

print("内包表記:", round(t_comp, 4), "秒")
print("forループ:", round(t_loop, 4), "秒")
print("内包表記が速いか:", t_comp < t_loop)