在列表中找到相邻数字之间的差异（Python）

Question

给定一个数字列表，我要编写一段代码来查找连续元素之间的差异。例如，A = [1, 10, 100, 50, 40]，函数的输出应该是[0, 9, 90, 50, 10]。以下是我尝试使用递归实现的代码：

def deviation(A):
    if len(A) < 2:
        return
    else:
        return [abs(A[0]-A[1])] + [deviation(A[1: ])]

然而，我得到的输出结果（使用上述A作为输入的示例）是[9，[90，[50，[10，None]]]]。 我应该如何正确格式化括号？（我尝试过猜测和检查，但这是我最接近的情况）如何编写代码，使其减去前一个元素而不会在第一个元素处出现索引错误？ 我仍希望输出列表的第一个元素为零，但我不知道如何使用递归来实现这一点，对我而言似乎这是最好的方法。

- user3758443

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numpy.abs(numpy.diff([1, 10, 100, 50, 40])) - Fred Foo

Answer 1

您可以做：

[y-x for x, y in zip(A[:-1], A[1:])] 


>>> A = [1, 10, 100, 50, 40]
>>> [y-x for x, y in zip(A[:-1], A[1:])]
[9, 90, -50, -10]

请注意，如果右侧较小，则差异将为负数，您可以轻松解决此问题（如果您认为这是错误的），我会留下解决方案给您。

解释：

您可以通过打印列表推导式的每个部分来获得最好的解释。

• A[:-1] 返回不包含最后一个元素的列表：[1, 10, 100, 50]
• A[1:] 返回不包含第一个元素的列表：[10, 100, 50, 40]
• zip(A[:-1], A[1:]) 返回[(1, 10), (10, 100), (100, 50), (50, 40)]
• 最后一步就是返回每个元组中的差异。

- Maroun

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你忘记了 abs，但还是+1。 - Fred Foo

非常低效，因为它创建了三个与初始列表大小相同（+/- 1）的中间列表。 - freakish

出于某种原因，第一个元素应该是0。 - Sukrit Kalra

@SukritKalra 可以很容易地添加，但那真的很奇怪。 - Maroun

Answer 2

最简单（最懒）的解决方案是使用numpy函数diff：

>>> A = [1, 10, 100, 50, 40]
>>> np.diff(A)
array([  9,  90, -50, -10])

如果您想要的是差异的绝对值（正如您在问题中所暗示的），那么请取数组的绝对值。

- FuzzyDuck

Answer 3

[abs(j-A[i+1]) for i,j in enumerate(A[:-1])]

- Padraic Cunningham

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@dawg，我一开始使用了itertools pairwise，但在删除投票之前我进行了更改，所以我仍然不明白删除投票来自何处。但是在大型列表上，pairwise的表现相当，因此无论如何都没有意义。 - Padraic Cunningham

又来一个踩，这里有一些非常悲哀的人。 - Padraic Cunningham

Answer 4

实际上，递归是一种过度设计：

def deviation(A):
    yield 0
    for i in range(len(A) - 1):
        yield abs(A[i+1] - A[i])

例子：

>>> A = [3, 5, 2]
>>> list(deviation(A))
[0, 2, 3]

编辑：然而，另一种更加简单有效的解决方案是这样的：

def deviation(A):
    prev = A[0]
    for el in A:
        yield abs(el - prev)
        prev = el

- freakish

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迭代范围以索引可迭代对象很少是合适的。最好使用 tee 如果采用这种方法。 - wim

@wim 代码是用 Python3+ 编写的。在 Python < 3 中使用 xrange。除此之外，在使用 range 方面没有任何不适当的地方：它简单而高效。实际上，tee 是不合适、低效、复杂且过度的。 - freakish

低效率不仅在于迭代范围，而且在于每个元素调用两次 __getitem__。列表本身是可迭代的，因此根本没有必要迭代范围并使用 list.__getitem__，最好一开始就使用 list.__iter__。这适用于Python2和Python3。 - wim

首先，__getitem__ 是在 C 级别上实现的，由于我们处理的是动态数组，因此它的时间复杂度为 O(1)，非常高效。遍历列表的时间复杂度也完全相同。其次，请看一下 tee 的源代码：它正在做更复杂的事情，如追加、弹出等等。总的来说，它的效率要低得多。 - freakish

@wim 我错了，效率在我的测试中几乎相同（使用您的“wim”函数稍微快一些）。如果效率至关重要，我可能会使用“tee”，否则我会坚持使用“range”，因为解决方案更容易理解。无论如何，我不确定为什么你会对它投反对票？难道它没有回答问题吗？请随意发布您的答案。 - freakish

Answer 5

你可以使用列表推导式：

>>> A = [1, 10, 100, 50, 40]
>>> l=[A[0]]+A
>>> [abs(l[i-1]-l[i]) for i in range(1,len(l))]
[0, 9, 90, 50, 10]

- dawg

Answer 6

对于更长的递归解决方案，更符合您最初的方法：

def deviation(A) :
    if len(A) < 2 :
        return []
    else :
        return [abs(A[0]-A[1])] + deviation(A[1:])

你的问题在于递归调用中的括号。由于你将[deviation(a[1:])]放在自己的[]括号中，每次递归调用都会创建一个新列表，导致你有许多嵌套列表。

为了解决None问题，只需将基本情况更改为空列表[]即可。现在，你的函数将在递归生成的列表末尾添加“nothing”，而不是返回空的None。

- B. S. Morganstein