卡诺图含通配符字符串高效展开的Python实现方案问询

我正在给卡诺图求解器做真值表生成模块——求解器接收4位字符串形式的ABCD变量设置（范围从"0000"到"1111"）作为最小项，但输出的是带*的字符串（比如*000），*代表该位置的变量在最终方程中被消去。

需求是把这类带*的字符串列表展开成完整的无通配符字符串列表：

• 示例1：["*000", "0*00"] → ["0000", "1000", "0100"]
• 示例2：["*11*"] → ["0110", "0111", "1110", "1111"]

当前用while循环实现，但效率极低：处理1000组数据集时，前430组速度正常，之后因序列复杂度上升速度骤降，整个过程耗时至少10分钟。已确认问题不在卡诺图求解器本身（它处理相同复杂度序列的速度极快）。

现有代码如下：

import copy

ast = True
while ast:
    new_string_result = copy.deepcopy(string_result)
    for i in range(len(string_result)):
        for c, char in enumerate(string_result[i]):
            if char == "*":
                # 替换为0和1
                new_string_result.append(string_result[i][:c] + "0" + string_result[i][c+1:])
                new_string_result.append(string_result[i][:c] + "1" + string_result[i][c+1:])

        if "*" in string_result[i]:    
            # 移除原始字符串（即使有多个*也只删一次）
            # print("Removing ", string_result[i])
            new_string_result.remove(string_result[i])
            
    # print("Kmap result during fix iter: ", new_string_result)
    
    ast_found = False
    for i in range(len(new_string_result)):
        if "*" in new_string_result[i]:
            ast_found = True
    
    # print(ast_found)
    ast = ast_found
    string_result = new_string_result

利用itertools.product直接生成所有可能的组合，无需循环迭代替换，代码更简洁且效率大幅提升：

import itertools

def expand_wildcards(patterns):
    expanded = []
    for pattern in patterns:
        # 把每个字符转换为可选列表：*对应['0','1']，其他字符对应单元素列表
        options = [['0', '1'] if c == '*' else [c] for c in pattern]
        # 生成所有组合并拼接成字符串
        for combo in itertools.product(*options):
            expanded.append(''.join(combo))
    # 去重（如果不同pattern展开后有重复项）
    return list(set(expanded))

实现说明 #

1. 效率优势：避免了原代码中反复的深拷贝、列表增删操作——这些操作在数据量增大时会带来极大的时间和内存开销。itertools.product是C实现的迭代器，生成组合的效率远高于纯Python循环。
2. 去重处理：如果多个带*的pattern展开后出现重复的最小项（比如*000和0*00都会生成0000），用set自动去重后转回列表即可。
3. 示例验证：
   • 调用expand_wildcards(["*000", "0*00"])会返回['0000', '1000', '0100']
   • 调用expand_wildcards(["*11*"])会返回['0110', '0111', '1110', '1111']

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Alenna Spiro