[ Python 文章收集 ] Python Unpacking 實用技巧分享

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Preface
Python 相較於其他程式語言，以能夠用簡潔的語法來達到相同的運算聞名，本篇要來教大家的Python Unpacking技巧，就是讓您在操作像 串列 (List)、元組 (Tuple) 及 字典 (Dictionary) 等可疊代的資料型態時，能夠用簡潔且有效率的語法來取出其中的元素，進而做其他更複雜的運算。Unpacking 顧名思義就是將打包好的資料取出來，這邊整理了五個使用的情境，包含了：

* List Unpacking (串列開箱)
* Tuple Unpacking (元組開箱)
* For-Loop Unpacking (迴圈開箱)
* Swapping Variables Value (交換變數值)
* Unpacking Operator (開箱運算子)

List Unpacking (串列開箱)
在一般的情況下，我們要存取 串列 (List) 中的資料並且指派給變數時，通常會像下面範例這樣做：

>>> names = ["Mike", "Peter", "John"]
>>> print("first={}; second={}; third={}".format(names[0], names[1], names[2]))
first=Mike; second=Peter; third=John

這種寫法當我們要指派的變數越多時，就會顯得沒有效率，這時候就能夠 使用 Unpacking 的技巧，將 串列 (List) 中的資料指派給多個變數，如下範例:

>>> first, second, third = names
>>> print(f'first={first}; second={second}; third={third}')
first=Mike; second=Peter; third=John

這樣程式碼是不是簡潔多了呢。範例中有一個需要特別要注意的地方，串列 (List) 中的資料個數要與變數的個數一致，不然會發生例外錯誤:

>>> first, second = names
Traceback (most recent call last):
File "", line 1, in
ValueError: too many values to unpack (expected 2)

當串列中有大量的資料時，則可以獨立定義所需的變數個數來透過 Unpacking 的方式來指派資料，剩下的元素則可以使用 * 符號來進行打包的動作，如下範例：

>>> letters = list("ABCDRY")
>>> first, second, *others = letters
>>> print(f"first={first}; second={second}; others={others}")
first=A; second=B; others=['C', 'D', 'R', 'Y']

另一種變形的應用就是可取得 串列 (List) 中第一個元素及最後一個元素，剩下的同樣可以用 * 符號打包起來，如下範例：

>>> first, *others, last = letters
>>> print(f"first={first}; others={others}; last={last}")
first=A; others=['B', 'C', 'D', 'R']; last=Y

Tuple Unpacking (元組開箱)
串列 (List) 的 Unpacking 技巧同樣可以使用於 元組 (Tuple)，除了可以將資料指派給多個變數外，也可以彈性的運用 * 符號來處理大量的資料，如下範例:

>>> names = ('Mike', 'Peter', 'John', 'Jack')
>>> first, second, third, fourth = names
>>> first, *others, last = names
>>> print(f'first={first}; others={others}; last={last}')
first=Mike; others=['Peter', 'John']; last=Jack

For-Loop Unpacking (迴圈開箱)
舉例來說，當我們透過 Python 的 For-Loop 迴圈讀取 串列 (List) 中的元素時，想要同時取得元素的索引值及資料，這時候可以搭配 enumerate() 方法及 Unpacking 的技巧來達成，如下範例：

>>> names = ("Mike", "Peter", "John")
>>> for name in enumerate(names):
... print(name)
...
(0, 'Mike')
(1, 'Peter')
(2, 'John')

從範例中的執行結果可以看到，在每一次迴圈的讀取時，enumerate() 方法會回傳一個 元組(Tuple) 資料型態，我們就可以直接在 For-Loop 迴圈的地方 Unpacking 元組 (Tuple) 的資料給兩個變數，來達到同時取得元素索引值及資料的效果，如下範例：

>>> for index, name in enumerate(names):
... print(f"{index}) {name}")
...
0) Mike
1) Peter
2) John

另一個使用情境就是在透過 Python 的 For-Loop 迴圈讀取 字典 (Dictionary) 中的元素時，我們使用的 items() 方法也是回傳一個 元組 (Tuple) 資料型態，所以同樣我們也可以利用 Unpacking 的技巧來同時取得 鍵 (Key) 及 值 (Value)，如下範例：

>>> heights = {"Mike": 170, "Peter": 165}
>>> for name, height in heights.items():
... print(f"{name} with height as {height}")
...
Mike with height as 170
Peter with height as 165

Swapping Variables Value (交換變數值)
再來介紹一個 Unpacking 的使用情境，如果我們要互換兩個變數的值，在不使用 Unpacking 的技巧時，我們會這樣做：

>>> a = 15; b = 20
>>> c = a; a = b; b = c
>>> print(f'a={a}; b={b}')
a=20; b=15

首先多定義一個變數 c，然後把 a 的值先指派給 c，接著把b的值指派給 a，最後再把 c (當初 a 的值) 指派給 b，這樣就達到了兩個變數值互換的效果。而我們使用了Python 的 Unpacking 技巧後，只需寫一行，如下範例：

>>> a = 15; b = 20
>>> a, b = b, a
>>> print(f'a={a}; b={b}')
a=20; b=15

Unpacking Operator (開箱運算子)
Unpacking Operator 分為：

* 符號：可用於任何可疊代的 (Iterable) 物件。
** 符號：只能用於 字典 (Dictionary) 物件 。

主要用途為分解 可疊代的 (Iterable) 物件元素，在進行建立或合併時非常的實用。首先來看 * 符號的使用範例：

>>> values = [*range(10)]
>>> print(f'values: {values}')
values: [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

>>> combined = [*values, *"Python"]
>>> print(f'combined: {combined}')
combined: [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 'P', 'y', 't', 'h', 'o', 'n']

接著我們來看 ** 符號運用於 字典 (Dictionary) 資料型態的範例：

>>> heights = {"Mike": 170, "Peter": 165}
>>> weights = {"Mike": 65, "John": 70}
>>> combined = {**heights, **weights, "other": 1}
>>> print(f'combined: {combined}')
combined: {'Mike': 65, 'Peter': 165, 'John': 70, 'other': 1} // "Mike" is overwrite from 170 to 65

從執行結果中可以看到，當合併 字典(Dictionary) 時，相同的 鍵(Key) 會被之後出現的 鍵(Key) 覆蓋，所以只印出 Mike 的體重而沒有身高。


Supplement
* 如何使用 Python 進行字串格式化