【保存必須!!】 Python map関数についてあれこれ

はじめに

自分用の学習メモです。
同じように勉強したい人にとって参考になれば幸いです。

基本的な使い方

map()関数は、Pythonの組み込み関数の1つであり、指定された関数をシーケンス（リストやタプルなど）の各要素に適用して、新しいイテレータを生成します。この関数は、反復処理を簡潔に記述するために使用されます。

以下に、map()関数の使用方法と具体的なコード例を示します。

Python

map(function, iterable)

引数:

・function: 適用する関数
・iterable: 適用する要素のシーケンス

戻り値: イテレータオブジェクト

例1: 数値の2倍を計算する

Python

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]

# ラムダ式を使って各要素に2倍を計算
doubled_numbers = map(lambda x: x * 2, numbers)

# イテレータをリストに変換して結果を表示
print(list(doubled_numbers))
# [2, 4, 6, 8, 10]

この例では、numbersリストの各要素に対してラムダ式（lambda x: x * 2）を適用しています。map()関数は、各要素に対して指定された関数を適用し、その結果を含む新しいイテレータオブジェクト（doubled_numbers）を生成します。最後に、イテレータオブジェクトをリストに変換して結果を表示しています。

例2: 文字列の長さを計算する

Python

names = ["Alice", "Bob", "Charlie"]

# 各要素の長さを計算
name_lengths = map(len, names)

# イテレータをタプルに変換して結果を表示
print(tuple(name_lengths))
# (5, 3, 7)

この例では、namesリストの各要素に対して組み込み関数のlen()を適用しています。map()関数は、各要素に対してlen()関数を適用し、その結果を含む新しいイテレータオブジェクト（name_lengths）を生成します。最後に、イテレータオブジェクトをタプルに変換して結果を表示しています。

例3: 複数のシーケンスを組み合わせる

Python

numbers = [1, 2, 3]
squares = [4, 5, 6]

# 2つのシーケンスの要素を組み合わせて計算
sums = map(lambda x, y: x + y, numbers, squares)

# イテレータをリストに変換して結果を表示
print(list(sums))
# [5, 7, 9]

この例では、numbersとsquaresという2つのリストがあります。map()関数には、2つの引数を受け取るラムダ式（lambda x, y: x + y）が使用されています。このラムダ式は、numbersとsquaresの対応する要素を足し合わせる処理を表しています。map()関数は、各要素の対応する要素を足し合わせた結果を含む新しいイテレータオブジェクト（sums）を生成します。最後に、イテレータオブジェクトをリストに変換して結果を表示しています。

このように、map()関数は複数のシーケンスを組み合わせて処理する際にも便利です。対応する要素同士を1つずつ取り出して関数に渡し、結果を新しいイテレータオブジェクトとして返します。

また、map()関数は高階関数としても使用できます。つまり、関数を引数として受け取り、新しい関数を返す関数を作成する際にも利用できます。

例4: 高階関数としての使用

Python

def add_suffix(suffix):
    def add_suffix_to_word(word):
        return word + suffix
    return add_suffix_to_word

words = ["apple", "orange", "banana"]
suffix = "s"

# 各単語に接尾辞を追加する関数を作成
add_plural_suffix = map(add_suffix(suffix), words)

# イテレータをリストに変換して結果を表示
print(list(add_plural_suffix))
# ['apples', 'oranges', 'bananas']

この例では、add_suffix()という関数を定義しています。この関数は、引数として接尾辞を受け取り、その接尾辞を単語に追加する新しい関数を作成して返します。map()関数には、add_suffix(suffix)とwordsが渡されています。add_suffix(suffix)は、高階関数としての役割を果たし、各単語に接尾辞を追加する関数を作成します。

map()関数は、add_suffix(suffix)で生成された関数をwordsの各要素に適用し、新しいイテレータオブジェクト（add_plural_suffix）を生成します。最後に、イテレータオブジェクトをリストに変換して結果を表示しています。

このように、map()関数は高階関数と組み合わせて使用することで、要素に対して動的な変換を行うことができます。新しい関数を作成して、その関数をmap()関数に渡すことで、より柔軟な処理が可能となります。

よく一緒に使われるメソッドや関数

1. lambda関数:

lambda関数は、無名の小さな関数を作成するために使用されます。map()関数と組み合わせることで、短くて即座に使える関数を定義することができます。

Python

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]

# lambda関数を使って各要素を2倍にする
doubled_numbers = map(lambda x: x * 2, numbers)

# イテレータをリストに変換して結果を表示
print(list(doubled_numbers))
# [2, 4, 6, 8, 10]

この例では、lambda x: x * 2というlambda関数を使用して、各要素を2倍にしています。

2. filter()関数:

filter()関数は、指定された条件に合致する要素のみを抽出するために使用されます。map()関数と組み合わせることで、条件に基づいて要素を変換したり、フィルタリングしたりすることができます。

Python

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]

# 偶数の要素のみを2倍にする
doubled_evens = map(lambda x: x * 2, filter(lambda x: x % 2 == 0, numbers))

# イテレータをリストに変換して結果を表示
print(list(doubled_evens))
# [4, 8]

この例では、filter()関数を使用して偶数の要素を抽出し、それに対してmap()関数を使用して2倍にしています。

3. itertoolsモジュール:

itertoolsモジュールは、イテレータ操作に関連する便利な関数やクラスを提供します。map()関数と組み合わせて使用することで、さまざまなイテレータ操作を実行することができます。

Python

import itertools

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
squares = [1, 4, 9, 16, 25]

# 2つのリストの対応する要素を掛け合わせる
product = map(lambda x: x[0] * x[1], zip(numbers, squares))

# イテレータをリストに変換して結果を表示
print(list(product))
# [1, 8, 27, 64, 125]

この例では、zip()関数を使用してnumbersとsquaresの対応する要素をペアとしてまとめます。そして、map()関数を使って対応する要素同士を掛け合わせています。

itertoolsモジュールは、zip()以外にも組み合わせ、順列、フィルタリングなどの操作を行うための関数やクラスを提供しています。

4. functoolsモジュール:

functoolsモジュールは、関数型プログラミングに関連する便利な関数を提供します。map()関数と組み合わせて使用することで、関数合成やカリー化などの機能を利用することができます。

Python

import functools

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]

# 各要素の2乗を計算する関数
square = lambda x: x**2

# 各要素に2乗を適用する
squared_numbers = map(functools.partial(map, square), numbers)

# イテレータをリストに変換して結果を表示
print(list(squared_numbers))
# [[1], [1, 4], [1, 4, 9], [1, 4, 9, 16], [1, 4, 9, 16, 25]]

この例では、functools.partial()関数を使用して、map()関数を部分適用しています。map(square, numbers)は各要素の2乗を計算するmapオブジェクトを返します。functools.partial(map, square)は、第一引数にmap関数、第二引数にsquare関数を取る新しい関数を作成します。

map(functools.partial(map, square), numbers)は、numbersの各要素に対してsquare関数を適用することで、各要素の2乗を計算します。

5. operatorモジュール:

operatorモジュールは、演算子に関連する関数を提供します。map()関数と組み合わせて使用することで、演算子を関数形式で利用することができます。

Python

import operator

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]

# 各要素を2倍にする
doubled_numbers = map(operator.mul, numbers, [2] * len(numbers))

# イテレータをリストに変換して結果を表示
print(list(doubled_numbers))
# [2, 4, 6, 8, 10]

この例では、operator.mul関数を使用して各要素を2倍にしています。operator.mulは乗算演算子 * と同等の機能を持つ関数です。

map(operator.mul, numbers, [2] * len(numbers))は、numbersの各要素に対して2を掛ける演算を行います。

6. pandasライブラリ:

pandasライブラリは、データ解析や操作に特化したライブラリです。map()関数と組み合わせて使用することで、データフレームやシリーズオブジェクトの要素を効率的に変換することができます。

Python

import pandas as pd

data = pd.Series([1, 2, 3, 4, 5])

# 各要素を2倍にする
doubled_data = data.map(lambda x: x * 2)

# 結果を表示
print(doubled_data)

# 0     2
# 1     4
# 2     6
# 3     8
# 4    10
# dtype: int64

この例では、pd.Series()関数を使用してデータシリーズオブジェクトを作成し、map()関数を使って各要素を2倍にしています。

pandasは、データフレームやシリーズオブジェクトを操作するための便利な機能を提供しています。

7. concurrent.futuresモジュール:

concurrent.futuresモジュールは、並行処理をサポートするためのモジュールです。map()関数と組み合わせて使用することで、複数の要素を並列して処理することができます。

Python

import concurrent.futures

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]

# 各要素を2倍にする関数
def double(x):
    return x * 2

# 複数の要素を並列に処理する
with concurrent.futures.ThreadPoolExecutor() as executor:
    doubled_numbers = executor.map(double, numbers)

# 結果を表示
print(list(doubled_numbers))
# [2, 4, 6, 8, 10]

この例では、double()関数を定義し、numbersの各要素を2倍にします。concurrent.futures.ThreadPoolExecutor()を使用してスレッドプールを作成し、executor.map()を使用して並列に要素を処理します。

concurrent.futuresモジュールを使用することで、並列処理によるパフォーマンスの向上が期待できます。

以上が、map()関数とよく一緒に使われるメソッドや関数の解説と具体的なコード例です。これらの組み合わせによって、さまざまな処理を効率的にしましょう。

最後に

いかがでしたでしょうか。
もし誰かの参考になっていたら幸いです。
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