Python中实现数组及预定义固定大小二维列表的更优方案

原生Python的优化方案 #

1. 固定大小二维列表的简洁构建 #

你目前用列表推导式预定义的思路是对的，但是可以大幅简化写法：

• 非锯齿数组：直接用[['null'] * 列数 for _ in range(行数)]即可，不需要嵌套两层for循环的推导式，和你的实现效果完全一致。
  注意避坑：不要写[['null']*列数] * 行数，这种写法会导致所有行都是同一个列表的引用，修改某一行会同步修改所有行，这是新手常见错误
  示例代码：

# 生成3行4列的预填充列表
output = [['null'] * 4 for _ in range(3)]

• 锯齿数组：直接用一层列表推导即可实现，不需要多层循环：

# 按照输入的锯齿数组结构生成等大小的预填充列表
jagged_arr = [[1,2], [3], [4,5,6]]
output = [['null'] * len(row) for row in jagged_arr]
# 列数列表直接生成
col_counts = [len(row) for row in jagged_arr]

2. 不需要预定义占位符的场景优化 #

很多时候你不需要提前创建占位符列表，比如你写的矩阵转置功能，Python原生支持更简洁的实现，完全不需要提前创建空列表、嵌套循环赋值：

def transpose(m):
    return list(map(list, zip(*m)))

zip(*m)会直接把输入的二维列表按列打包，再转成列表就是转置后的结果，和你现有实现的效果完全一致。

3. 你写的arraybuilder函数优化 #

首先要修复一个经典bug：Python的函数默认参数不要用可变对象（比如你写的jagged=[]），这个参数只会在函数定义时初始化一次，多次调用函数时会复用同一个列表，导致意料之外的结果，建议修改为jagged=None，函数内部再初始化空列表。
优化后的完整代码：

def arraybuilder(r, c, jagged=None):
    if jagged is None:
        jagged = []
    if not jagged:
       return [["null" for _ in range(c)] for _ in range(r)]
    else:
        output = [["null"] * len(row) for row in jagged]
        noOfColumns = [len(row) for row in jagged]
        return output, noOfColumns

更接近Java数组的替代方案 #

如果你想要和Java数组更接近的、同类型、固定大小的数组结构，不需要引入第三方库，可以用Python标准库自带的array模块，它支持存储同类型的基础数据（比如整数、浮点数），内存占用比列表更低，行为更接近Java的原生数组：

import array
# 生成一个长度为5、元素类型为整数的数组，对应Java的int[]
arr = array.array('i', [0]*5)

如果后续你能接受第三方库，numpy的ndarray是数值计算场景下的最优选择，完全匹配Java数组的索引、矩阵操作习惯，性能也远高于原生列表。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Arin Paliwal