Python 星号表达式

说明

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Python 星号表达式（Starred Expression）的形式有 *、*args、** 和 **kwargs，用于将可迭代的数据或者参数序列按一定的数据形式解析出来。

快速理解

关于星号表达式的理解，可以简单地认为：

它能将可迭代的数据（iterable，由多全元素组成、能拆分的数据类型）拆开一系列独立元素；
拆开时要指定整体的数据类型（就是将这一个个元素最终形成什么数据结构）；
一个星号是拆开序列（类似列表），两个星号是拆开字典（mapping），即 *iterable 和**dictionary；
*args 和 **kwargs 星号后为什么有变量名呢？因为在作为函数的参数时需要有变量名去使用，这两个变量名是约定俗成，你用别的也可以（不建议用别的）。

马上进入例子：

h = 'gairuo' # 一个普通字符串，可以拆开（迭代）
[*h] # ['g', 'a', 'i', 'r', 'u', 'o'] 列表
{*h} # {'a', 'g', 'i', 'o', 'r', 'u'} 集合

# 将两个元组合并为一个元组
x,y = ('a','b'), (1,2)
(*x,*y) # ('a', 'b', 1, 2)

# 合并字典
x = {'a': 1, 'b': 2}
y = {'b': 3, 'c': 4}
# 拆成字典（还是自己）
{**x}
# {'a': 1, 'b': 2}
{**x, **y} # 合并
# {'a': 1, 'b': 3, 'c': 4}
{**y, **x} # 换位置合并（其实字典一般不用在意位置）
# {'b': 2, 'c': 4, 'a': 1}

没看明白没关系，下边会详细介绍。

解包 unpack

星号表达式一个最最要的作用是解包（unpack），解包就是把一个整体数据按每个元素拆开。

print(*[1], *[2,3], *(4, 5), 6)
# 1 2 3 4 5 6
dict(**{'x1': 0, 'x2': 1}, y=2, **{'z': 3})
# {'x1': 0, 'x2': 1, 'y': 2, 'z': 3}

上例中，第一个语句将两个列表和一个元组拆开，最终返回的是单个元素；第二行代码将字典拆开，拆开后它与其他字典的定义组成了一个新的字典，完成了字典合并的工作。

我们发现，解包操作有以下特点：

被解包的数据必须是可迭代的，可以是字符串、元组、列表、字典、array、Series 等等；
解包后要有一定的数据结构去承接（接纳），如果单纯用星号是错误的（如 *a，应该是 [*a]）；
*iterable 和 **dictionary 对应解包的是无 key 的和有 key （mapping）的；

以下是一个利用 Pandas 的综合例子：

import pandas as pd

dict(**pd.Series([*'abcd'], index=[*'1234']))
# {'1': 'a', '2': 'b', '3': 'c', '4': 'd'}

构建 Series 时的索引和值都可以将字符串进行解包成列表，由于 Series 是一个有key （mapping）的数据结构，我们可以将其用两个星号解包成字典。

一些其他的例子，方便大家理解：

# 在元组、列表、集合和字典允许解包
*range(4), 4
# (0, 1, 2, 3, 4)
[*range(4), 4]
# [0, 1, 2, 3, 4]
{*range(4), 4}
# {0, 1, 2, 3, 4}
{'x': 1, **{'y': 2}}
# {'x': 1, 'y': 2}

# 在字典中后面的值将始终覆盖前面的值
{'x': 1, **{'x': 2}}
# {'x': 2}
{**{'x': 2}, 'x': 1}
# {'x': 1}

# 推导式
ranges = [range(i) for i in range(5)]
[[*item] for item in ranges]
# [[], [0], [0, 1], [0, 1, 2], [0, 1, 2, 3]]

{i:[*item] for i, item in enumerate(ranges)}
# {0: [], 1: [0], 2: [0, 1], 3: [0, 1, 2], 4: [0, 1, 2, 3]}

a = [1,2]
'{}+{}={}'.format(*a, sum(a))
# '1+2=3'

合并：

a = [1, 2]
b = (3, 4)
c = a + b
# 报错
c = [*a, *b]
c
# [1, 2, 3, 4]

定义变量

星号表达式在我们定义变量时也可以让我们的操作非常简便，利用它在给变量赋值时，可以将变量成为一个容器（catch-all）来容纳未分配有明确定义的内容。

a, *b, c = range(5)
a # 0
c # 4
b # [1, 2, 3]

以上，b 使用了星号表达式，就容纳了中间所有的元素形成了一个列表。这就实现了类似：

first, rest = seq[0], seq[1:]
first, *rest = seq # 效果同上

减少了代码量，更加便捷。对于更复杂的解包模式，新语法看起来更干净，不再需要笨拙的索引处理。

此外，如果右边的值不是列表，而是 iterable，则必须将其转换为列表才能进行切片。

参数传递

定义函数时，经常会使用 *args 和 **kwargs 来声明元组变量（位置变量）和字典变量（关键字变量）。

args = [1, 3]
range(*args) # 这样就将两个位置变量传入
# range(1, 3)

def f(a, b, c, d):
    print(a, b, c, d, sep = '&')

f(1,2,3,4)
# 1&2&3&4
f(*[1, 2, 3, 4])
#  1&2&3&4

其他更多讲解可以查看：Python 函数的参数中可变参数相关的介绍。

其他

优点有以下：

方便，减少写 for 循环或者推导式；

缺点：

初学者难理解

注意：

星号表达式不可单独使用

特别要注意的是对于无限元素迭代器，千万不要用解包，用 next()，如：

import itertools

c = itertools.count(10, 2)
[*c] # ! 危险，会死循环，按Ctrl+C退出

参考

https://www.python.org/dev/peps/pep-3132/
https://www.python.org/dev/peps/pep-0448/
https://docs.python.org/zh-cn/3/reference/expressions.html