Python リストに値が存在するかどうかをすばやく確認する方法

  1. Python リストの値の存在を確認する in メソッド
  2. リストを設定に変換してから、Python でメンバーシップチェックを実行します
  3. リストとセットメンバーシップチェックのパフォーマンス比較

Python リストに値が存在するかどうかを確認し、パフォーマンスを比較するさまざまな方法を紹介します。

メソッドには、

  1. メンバーシップチェックメソッド-in メソッドで値が存在するかどうかを確認します
  2. リストを set に変換し、メンバーシップチェックメソッド in を使用します

Python リストの値の存在を確認する in メソッド

in は、Python リスト、セット、辞書、またはその他の反復可能な Python オブジェクトのメンバーシップチェックを行う適切な方法です。

>>> testList = [1, 2, 3, 4]
>>> 2 in testList
True
>>> 6 in testList
False

リストを設定に変換してから、Python でメンバーシップチェックを実行します

リストのメンバーシップチェックは、リストのサイズが大きくなる場合、特にリストに重複する要素が存在する場合、非効率になる可能性があります。

Python セットは一意の値のみを含むため、このシナリオではメンバーシップチェックを行うのに適したデータ型です。

リストとセットメンバーシップチェックのパフォーマンス比較

4つの状況でパフォーマンスの違いを比較します。

  1. 元のリストには一意の値があり、チェックされた値はリストに存在します
  2. 元のリストには一意の値があり、チェックされた値はリストに存在しません
  3. 元のリストに重複した値があり、チェックされた値がリストに存在する
  4. 元のリストには重複した値のみがあり、チェックされた値はリストに存在しません

元のリストには一意の値のみがあり、チェックされた値はリストに存在します

Python は値がリストに存在するかどうか-リスト内の一意の値とチェック対象の値は list.png に存在します

from itertools import chain
import perfplot
import numpy as np

def setupTest(n):
  a = np.arange(n)
  np.random.shuffle(a)
  randomlist = a[:n//2].tolist()
  randomvalue = randomlist[len(randomlist)//2]
  return [randomlist, randomvalue]

def inListMethod(L):
  x, y = L
  return (y in x)

def inSetMethod(L):
  x, y = L
  x = set(x)
  return (y in x)

perfplot.show(
    setup=setupTest,
    kernels=[inListMethod, inSetMethod],
    labels=['in list', 'in set'],
    n_range=[2**k for k in range(1, 20)],
    xlabel='Data Length',
    title='unique values in list and to-be-checked value exists in the list',
    logx=True,
    logy=True)

元のリストには一意の値のみがあり、チェックされた値はリストに存在しません

Python はリストに値が存在するかどうか-リスト内の一意の値とチェックされる値はリストに存在しません

from itertools import chain
import perfplot
import numpy as np

def setupTest(n):
  a = np.arange(n)
  np.random.shuffle(a)
  randomlist = a[:n//2].tolist()
  randomvalue = n+1
  return [randomlist, randomvalue]

def inListMethod(L):
  x, y = L
  return (y in x)

def inSetMethod(L):
  x, y = L
  x = set(x)
  return (y in x)

perfplot.show(
    setup=setupTest,
    kernels=[inListMethod, inSetMethod],
    labels=['in list', 'in set'],
    n_range=[2**k for k in range(1, 20)],
    xlabel='Data Length',
    title='unique values in list and to-be-checked value does not exist in the list',
    logx=True,
    logy=True)

元のリストには重複した値があり、チェックされた値はリストに存在します

Python はリストに値が存在するかどうか-リスト内の値が重複しており、チェック対象の値がリスト内に存在する

from itertools import chain
import perfplot
import numpy as np

def setupTest(n):
  a = np.arange(n)
  np.random.shuffle(a)
  randomlist = np.random.choice(n, n//2).tolist()
  randomvalue = randomlist[len(randomlist)//2]
  return [randomlist, randomvalue]

def inListMethod(L):
  x, y = L
  return (y in x)

def inSetMethod(L):
  x, y = L
  x = set(x)
  return (y in x)

perfplot.show(
    setup=setupTest,
    kernels=[inListMethod, inSetMethod],
    labels=['in list', 'in set'],
    n_range=[2**k for k in range(2, 20)],
    xlabel='Data Length',
    title='duplicate values in list and to-be-checked value exists in the list',
    logx=True,
    logy=True)

元のリストには重複した値のみがあり、チェックされた値はリストに存在しません

Python はリストに値が存在するかどうか-リスト内の値が重複しており、チェック対象の値がリストに存在しない

from itertools import chain
import perfplot
import numpy as np

def setupTest(n):
  a = np.arange(n)
  np.random.shuffle(a)
  randomlist = np.random.choice(n, n//2).tolist()
  randomvalue = n+1
  return [randomlist, randomvalue]

def inListMethod(L):
  x, y = L
  return (y in x)

def inSetMethod(L):
  x, y = L
  x = set(x)
  return (y in x)

perfplot.show(
    setup=setupTest,
    kernels=[inListMethod, inSetMethod],
    labels=['in list', 'in set'],
    n_range=[2**k for k in range(2, 20)],
    xlabel='Data Length',
    title='duplicate values in list and to-be-checked value does not exist in the list',
    logx=True,
    logy=True)

パフォーマンス比較の結論

Python の set のメンバーシップチェックは Python リストのメンバーシップチェックよりも高速ですが、list または set からの変換には時間がかかります。したがって、指定されたデータが Python リストである場合、最初にリストを set に変換してから set でメンバーシップチェックを行うと、パフォーマンス上のメリットはありません。

Python が値がリストに存在するかどうか-概要

from itertools import chain
import perfplot
import numpy as np

def setupTest(n):
  a = np.arange(n)
  np.random.shuffle(a)
  unique_randomlist = a[:n//2].tolist()
  duplicate_randomlist = np.random.choice(n, n//2).tolist()
  existing_randomvalue = unique_randomlist[len(unique_randomlist)//2]
  nonexisting_randomvalue = n+1
  return [unique_randomlist, duplicate_randomlist,
          existing_randomvalue, nonexisting_randomvalue]

def inListMethod_UniqueValue_ValueExisting(L):
  u, d, ex, ne = L
  return (ex in u)

def inListMethod_DuplicateValue_ValueExisting(L):
  u, d, ex, ne = L
  return (ex in d)

def inListMethod_UniqueValue_ValueNotExisting(L):
  u, d, ex, ne = L
  return (ne in u)

def inListMethod_DuplicateValue_ValueNotExisting(L):
  u, d, ex, ne = L
  return (ne in d)

def inSetMethod_UniqueValue_ValueExisting(L):
  u, d, ex, ne = L
  u = set(u)
  return (ex in u)

def inSetMethod_DuplicateValue_ValueExisting(L):
  u, d, ex, ne = L
  d = set(d)                                  
  return (ex in d)

def inSetMethod_UniqueValue_ValueNotExisting(L):
  u, d, ex, ne = L
  u = set(u)                                  
  return (ne in u)

def inSetMethod_DuplicateValue_ValueNotExisting(L):
  u, d, ex, ne = L
  d = set(d)                                  
  return (ne in d)

perfplot.show(
    setup=setupTest,
    equality_check=None,
    kernels=[inListMethod_UniqueValue_ValueExisting,
             inListMethod_DuplicateValue_ValueExisting,
             inListMethod_UniqueValue_ValueNotExisting,
             inListMethod_DuplicateValue_ValueNotExisting,
             inSetMethod_UniqueValue_ValueExisting,
             inSetMethod_DuplicateValue_ValueExisting,
             inSetMethod_UniqueValue_ValueNotExisting,
             inSetMethod_DuplicateValue_ValueNotExisting],
    labels=[ 'inListMethod_UniqueValue_ValueExisting',
             'inListMethod_DuplicateValue_ValueExisting',
             'inListMethod_UniqueValue_ValueNotExisting',
             'inListMethod_DuplicateValue_ValueNotExisting',
             'inSetMethod_UniqueValue_ValueExisting',
             'inSetMethod_DuplicateValue_ValueExisting',
             'inSetMethod_UniqueValue_ValueNotExisting',
             'inSetMethod_DuplicateValue_ValueNotExisting'],
    n_range=[2**k for k in range(2, 20)],
    xlabel='Data Length',
    logx=True,
    logy=True)

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