如何用Python itertools生成listA元素不重复的两列表配对组合

问题 #

我有两个列表listA和listB，需要生成所有可能的组合C，满足以下条件：

• C由listA的每个元素分别与listB的一个元素配对而成（listB的元素可重复使用）
• 每个组合中listA的元素不会重复出现

现有代码如下：

import itertools

listA = [1, 2, 3, 4, 5]
listB = ['a', 'b', 'c']

for item in itertools.permutations(x for x in itertools.product(listA,listB)):
    print(item)

这段代码生成的结果类似：

((1, 'a'), (1, 'b'), (1, 'c'), (2, 'a'), (2, 'b'), (2, 'c'), (3, 'a'), (3, 'b'), (3, 'c'), (4, 'a'), (4, 'b'), (4, 'c'), (5, 'a'), (5, 'b'), (5, 'c')) 

但这不符合需求，我期望的输出是每个组合中listA元素不重复的形式，示例如下：

((1, 'a'),  (2, 'a'),  (3, 'a'),  (4, 'a'), (5, 'a')),
((1, 'b'),  (2, 'a'),  (3, 'a'),  (4, 'a'), (5, 'a')),
((1, 'b'),  (2, 'b'),  (3, 'a'),  (4, 'a'), (5, 'a')),
((1, 'b'),  (2, 'b'),  (3, 'b'),  (4, 'a'), (5, 'a')),
...
((1, 'c'),  (2, 'c'),  (3, 'c'),  (4, 'c'), (5, 'c')),
((1, 'a'),  (2, 'c'),  (3, 'c'),  (4, 'c'), (5, 'c')),
...
((1, 'c'),  (2, 'c'),  (3, 'c'),  (4, 'c'), (5, 'a')),

解决方案 #

问题分析 #

原代码用itertools.permutations处理itertools.product(listA, listB)的结果，这会生成所有元素的排列，必然出现listA元素重复的情况——因为product本身就包含了同一个listA元素和不同listB元素的配对，排列后会重复选取同一个listA元素，完全不符合需求。

该需求本质是：为listA中的每个元素分配一个listB的元素，每个组合必须包含listA的所有元素（每个元素仅出现一次），所有可能的分配方式就是目标组合。

正确代码 #

直接使用itertools.product对listB生成长度为len(listA)的笛卡尔积，再将每个结果与listA元素一一配对即可：

import itertools

listA = [1, 2, 3, 4, 5]
listB = ['a', 'b', 'c']

# 生成所有listB元素的长度为len(listA)的笛卡尔积，每个序列对应listA元素的配对值
for b_values in itertools.product(listB, repeat=len(listA)):
    # 将listA元素与对应b值配对，生成符合要求的组合
    combo = tuple(zip(listA, b_values))
    print(combo)

代码说明 #

1. itertools.product(listB, repeat=len(listA))：生成所有长度等于listA长度的listB元素序列，每个序列代表为listA中每个元素分配的listB值。例如当listA长度为5时，会生成('a','a','a','a','a')、('b','a','a','a','a')等所有可能的组合。
2. tuple(zip(listA, b_values))：将listA的每个元素与b_values中对应位置的元素配对，形成包含所有listA元素且无重复的组合元组，完全符合需求。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Prograde