Python でリストの中身を一時的に置き換える

目的

ふと Python の list で中身を一時的に置き換えながらループを回したいという謎めいたことがしたくなって、試したらできたので備忘録を残す。

実装

contextlib --- with 文コンテキスト用ユーティリティ を参考に、例えば以下のようになりそうである。一時的に 1 個だけ要素を置換することもできるし、複数置換することもできる。

from __future__ import annotations
import contextlib
from typing import Any
from collections.abc import Sequence


@contextlib.contextmanager
def temporarily_replaced_with(
    arr: list[Any],
    index: int | Sequence[int],
    by: Any | Sequence[Any]
):
    if isinstance(index, Sequence):
        backups = [arr[i] for i in index]
    else:
        backups = [arr[index]]
        index = [index]
        by = [by]

    try:
        for i, v in zip(index, by):
            arr[i] = v
        yield arr
    finally:
        for i, v in zip(index, backups):
            arr[i] = v

実験

• 指定位置の値を一時的に 3 倍にしたい:

import numpy as np

a = np.arange(10)

for i in range(1, len(a)):
    with temporarily_replaced_with(a, i, by=a[i]*3):
        print(a)
print('original:', a)

[0 3 2 3 4 5 6 7 8 9]
[0 1 6 3 4 5 6 7 8 9]
[0 1 2 9 4 5 6 7 8 9]
[ 0 1 2 3 12 5 6 7 8 9]
[ 0 1 2 3 4 15 6 7 8 9]
[ 0 1 2 3 4 5 18 7 8 9]
[ 0 1 2 3 4 5 6 21 8 9]
[ 0 1 2 3 4 5 6 7 24 9]
[ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 27]
original: [0 1 2 3 4 5 6 7 8 9]

• 指定位置とその隣の値を一時的に交換したい:

a = np.arange(10)

for i in range(1, len(a)-1):
    with temporarily_replaced_with(a, [i, i+1], [a[i+1], a[i]]):
        print(a)
print('original:', a)

[0 2 1 3 4 5 6 7 8 9]
[0 1 3 2 4 5 6 7 8 9]
[0 1 2 4 3 5 6 7 8 9]
[0 1 2 3 5 4 6 7 8 9]
[0 1 2 3 4 6 5 7 8 9]
[0 1 2 3 4 5 7 6 8 9]
[0 1 2 3 4 5 6 8 7 9]
[0 1 2 3 4 5 6 7 9 8]
original: [0 1 2 3 4 5 6 7 8 9]

一応期待通りに動作していそうである。

まとめ

あまり普段 @contextlib.contextmanager を使わないので、ひょっとしたら 2 回目くらいか、下手すれば今回が初めてかもしれない。ただ、「そういう機能があるらしい」くらいは頭の片隅に置いておくと、10 年に 1 回くらいしか使うチャンスがなくても、ピンと来ることもあるかもしれない。