Mängdlära

Att skriva effektiv Python-kod

Logan Thomas

Scientific Software Technical Trainer, Enthought

Mängdlära

Gren inom matematiken som tillämpas på samlingar av objekt
- d.v.s. sets
Python har en inbyggd set-datatyp med tillhörande metoder:
- intersection(): alla element som finns i båda mängderna
- difference(): alla element i en mängd men inte den andra
- symmetric_difference(): alla element som finns i exakt en mängd
- union(): alla element som finns i någon av mängderna
Snabb medlemstestning
- Kontrollera om ett värde finns i en sekvens
- Använder operatorn in

Jämföra objekt med loopar

list_a = ['Bulbasaur', 'Charmander', 'Squirtle']
list_b = ['Caterpie', 'Pidgey', 'Squirtle']

alt="Pokémon-karaktärerna Bulbasaur, Charmander och Squirtle i en ruta med titeln List A, och Caterpie, Pidgey och Squirtle i en separat ruta med titeln List B"

Jämföra objekt med loopar

list_a = ['Bulbasaur', 'Charmander', 'Squirtle']
list_b = ['Caterpie', 'Pidgey', 'Squirtle']

alt="Pokémon-karaktärerna Bulbasaur, Charmander och Squirtle i en ruta med titeln List A, och Caterpie, Pidgey och Squirtle i en separat ruta med titeln List B; Squirtle är inringad i båda rutorna"

list_a = ['Bulbasaur', 'Charmander', 'Squirtle']
list_b = ['Caterpie', 'Pidgey', 'Squirtle']

in_common = []

for pokemon_a in list_a:
    for pokemon_b in list_b:
        if pokemon_a == pokemon_b:
            in_common.append(pokemon_a)

print(in_common)

['Squirtle']

list_a = ['Bulbasaur', 'Charmander', 'Squirtle']
list_b = ['Caterpie', 'Pidgey', 'Squirtle']

set_a = set(list_a)
print(set_a)

{'Bulbasaur', 'Charmander', 'Squirtle'}

set_b = set(list_b)
print(set_b)

{'Caterpie', 'Pidgey', 'Squirtle'}

set_a.intersection(set_b)

{'Squirtle'}

Effektivitetsvinst med mängdlära

%%timeit
in_common = []

for pokemon_a in list_a:
    for pokemon_b in list_b:
        if pokemon_a == pokemon_b:
            in_common.append(pokemon_a)

601 ns ± 17.1 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1000000 loops each)

%timeit in_common = set_a.intersection(set_b)

137 ns ± 3.01 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10000000 loops each)

Mängdmetod: difference

set_a = {'Bulbasaur', 'Charmander', 'Squirtle'}
set_b = {'Caterpie', 'Pidgey', 'Squirtle'}

set_a.difference(set_b)

{'Bulbasaur', 'Charmander'}

alt="Pokémon-karaktärerna Bulbasaur, Charmander och Squirtle i en ruta med titeln Set A, och Caterpie, Pidgey och Squirtle i en separat ruta med titeln Set B; Bulbasaur och Charmander är inringade i rutan med titeln Set A"

Mängdmetod: difference

set_a = {'Bulbasaur', 'Charmander', 'Squirtle'}
set_b = {'Caterpie', 'Pidgey', 'Squirtle'}

set_b.difference(set_a)

{'Caterpie', 'Pidgey'}

alt="Pokémon-karaktärerna Bulbasaur, Charmander och Squirtle i en ruta med titeln Set A, och Caterpie, Pidgey och Squirtle i en separat ruta med titeln Set B; Caterpie och Pidgey är inringade i rutan med titeln Set B"

Mängdmetod: symmetric difference

set_a = {'Bulbasaur', 'Charmander', 'Squirtle'}
set_b = {'Caterpie', 'Pidgey', 'Squirtle'}

set_a.symmetric_difference(set_b)

{'Bulbasaur', 'Caterpie', 'Charmander', 'Pidgey'}

alt="Pokémon-karaktärerna Bulbasaur, Charmander och Squirtle i en ruta med titeln Set A, och Caterpie, Pidgey och Squirtle i en separat ruta med titeln Set B; Bulbasaur, Charmander, Caterpie och Pidgey är inringade"

Mängdmetod: union

set_a = {'Bulbasaur', 'Charmander', 'Squirtle'}
set_b = {'Caterpie', 'Pidgey', 'Squirtle'}

set_a.union(set_b)

{'Bulbasaur', 'Caterpie', 'Charmander', 'Pidgey', 'Squirtle'}

alt="Pokémon-karaktärerna Bulbasaur, Charmander och Squirtle i en ruta med titeln Set A, och Caterpie, Pidgey och Squirtle i en separat ruta med titeln Set B; alla Pokémon är inringade och Squirtle är bara inringad en gång"

Medlemstestning med mängder

# The same 720 total Pokémon in each data structure
names_list  = ['Abomasnow', 'Abra', 'Absol', ...]
names_tuple = ('Abomasnow', 'Abra', 'Absol', ...)
names_set   = {'Abomasnow', 'Abra', 'Absol', ...}

alt="Pokémon-karaktärerna Abomasnow, Abra och Absol i tre separata rutor med titlarna List, Tuple respektive Set"

Medlemstestning med mängder

# The same 720 total Pokémon in each data structure
names_list  = ['Abomasnow', 'Abra', 'Absol', ...]
names_tuple = ('Abomasnow', 'Abra', 'Absol', ...)
names_set   = {'Abomasnow', 'Abra', 'Absol', ...}

alt="Pokémon-karaktärerna Abomasnow, Abra och Absol i tre separata rutor med titlarna List, Tuple respektive Set; Pokémon-karaktären Zubat med en linje dragen till varje ruta som representerar ett medlemstest"

names_list  = ['Abomasnow', 'Abra', 'Absol', ...]
names_tuple = ('Abomasnow', 'Abra', 'Absol', ...)
names_set   = {'Abomasnow', 'Abra', 'Absol', ...}

%timeit 'Zubat' in names_list

7.63 µs ± 211 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 100000 loops each)

%timeit 'Zubat' in names_tuple

7.6 µs ± 394 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 100000 loops each)

%timeit 'Zubat' in names_set

37.5 ns ± 1.37 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10000000 loops each)

Unika värden med mängder

# 720 Pokémon primary types corresponding to each Pokémon
primary_types = ['Grass', 'Psychic', 'Dark', 'Bug', ...]

unique_types = []

for prim_type in primary_types:
    if prim_type not in unique_types:
        unique_types.append(prim_type)

print(unique_types)

['Grass', 'Psychic', 'Dark', 'Bug', 'Steel', 'Rock', 'Normal',
 'Water', 'Dragon', 'Electric', 'Poison', 'Fire', 'Fairy', 'Ice',
 'Ground', 'Ghost', 'Fighting', 'Flying']

Unika värden med mängder

# 720 Pokémon primary types corresponding to each Pokémon
primary_types = ['Grass', 'Psychic', 'Dark', 'Bug', ...]

unique_types_set = set(primary_types)

print(unique_types_set)

{'Grass', 'Psychic', 'Dark', 'Bug', 'Steel', 'Rock', 'Normal',
 'Water', 'Dragon', 'Electric', 'Poison', 'Fire', 'Fairy', 'Ice',
 'Ground', 'Ghost', 'Fighting', 'Flying'}

Nu kör vi en övning!

Att skriva effektiv Python-kod