Python 快速教程(標準庫13):迴圈器 (itertools)

發表於2015-11-14

迴圈物件函式物件中,我們瞭解了迴圈器(iterator)的功能。迴圈器是物件的容器,包含有多個物件。通過呼叫迴圈器的next()方法 (__next__()方法,在Python 3.x中),迴圈器將依次返回一個物件。直到所有的物件遍歷窮盡,迴圈器將舉出StopIteration錯誤。

 

在for i in iterator結構中,迴圈器每次返回的物件將賦予給i,直到迴圈結束。使用iter()內建函式,我們可以將諸如表、字典等容器變為迴圈器。比如

 

標準庫中的itertools包提供了更加靈活的生成迴圈器的工具。這些工具的輸入大都是已有的迴圈器。另一方面,這些工具完全可以自行使用Python實現,該包只是提供了一種比較標準、高效的實現方式。這也符合Python“只有且最好只有解決方案”的理念。

 

無窮迴圈器

count(5, 2)     #從5開始的整數迴圈器,每次增加2,即5, 7, 9, 11, 13, 15 …

cycle(‘abc’)    #重複序列的元素,既a, b, c, a, b, c …

repeat(1.2)     #重複1.2,構成無窮迴圈器,即1.2, 1.2, 1.2, …

 

repeat也可以有一個次數限制:

repeat(10, 5)   #重複10,共重複5次

 

函式式工具

函數語言程式設計是將函式本身作為處理物件的程式設計正規化。在Python中,函式也是物件,因此可以輕鬆的進行一些函式式的處理,比如map(), filter(), reduce()函式。

itertools包含類似的工具。這些函式接收函式作為引數,並將結果返回為一個迴圈器。

 

比如

上面顯示了imap函式。該函式與map()函式功能相似,只不過返回的不是序列,而是一個迴圈器。包含元素1, 4, 27,即1**1, 2**2, 3**3的結果。函式pow(內建的乘方函式)作為第一個引數。pow()依次作用於後面兩個列表的每個元素,並收集函式結果,組成返回的迴圈器。

此外,還可以用下面的函式:

starmap(pow, [(1, 1), (2, 2), (3, 3)])

pow將依次作用於表的每個tuple。

 

ifilter函式與filter()函式類似,只是返回的是一個迴圈器。

將lambda函式依次作用於每個元素,如果函式返回True,則收集原來的元素。6, 7

此外,

ifilterfalse(lambda x: x > 5, [2, 3, 5, 6, 7])

與上面類似,但收集返回False的元素。2, 3, 5

 

takewhile(lambda x: x < 5, [1, 3, 6, 7, 1])

當函式返回True時,收集元素到迴圈器。一旦函式返回False,則停止。1, 3

 

dropwhile(lambda x: x < 5, [1, 3, 6, 7, 1])

當函式返回False時,跳過元素。一旦函式返回True,則開始收集剩下的所有元素到迴圈器。6, 7, 1

 

組合工具

我們可以通過組合原有迴圈器,來獲得新的迴圈器。

chain([1, 2, 3], [4, 5, 7])      # 連線兩個迴圈器成為一個。1, 2, 3, 4, 5, 7

 

product(‘abc’, [1, 2])   # 多個迴圈器集合的笛卡爾積。相當於巢狀迴圈

 

 

permutations(‘abc’, 2)   # 從’abcd’中挑選兩個元素,比如ab, bc, … 將所有結果排序,返回為新的迴圈器。

注意,上面的組合分順序,即ab, ba都返回。

 

combinations(‘abc’, 2)   # 從’abcd’中挑選兩個元素,比如ab, bc, … 將所有結果排序,返回為新的迴圈器。

注意,上面的組合不分順序,即ab, ba的話,只返回一個ab。

 

combinations_with_replacement(‘abc’, 2) # 與上面類似,但允許兩次選出的元素重複。即多了aa, bb, cc

 

groupby()

將key函式作用於原迴圈器的各個元素。根據key函式結果,將擁有相同函式結果的元素分到一個新的迴圈器。每個新的迴圈器以函式返回結果為標籤。

這就好像一群人的身高作為迴圈器。我們可以使用這樣一個key函式: 如果身高大於180,返回”tall”;如果身高底於160,返回”short”;中間的返回”middle”。最終,所有身高將分為三個迴圈器,即”tall”, “short”, “middle”。

注意,groupby的功能類似於UNIX中的uniq命令。分組之前需要使用sorted()對原迴圈器的元素,根據key函式進行排序,讓同組元素先在位置上靠攏。

 

其它工具

compress(‘ABCD’, [1, 1, 1, 0])  # 根據[1, 1, 1, 0]的真假值情況,選擇第一個引數’ABCD’中的元素。A, B, C

islice()                        # 類似於slice()函式,只是返回的是一個迴圈器

izip()                          # 類似於zip()函式,只是返回的是一個迴圈器。

 

總結

itertools的工具都可以自行實現。itertools只是提供了更加成形的解決方案。

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