高效的 itertools 模块

我们知道,迭代器的特点是:惰性求值(Lazy evaluation),即只有当迭代至某个值时,它才会被计算,这个特点使得迭代器特别适合于遍历大文件或无限集合等,因为我们不用一次性将它们存储在内存中。

Python 内置的 itertools 模块包含了一系列用来产生不同类型迭代器的函数或类,这些函数的返回都是一个迭代器,我们可以通过 for 循环来遍历取值,也可以使用 next() 来取值。

itertools 模块提供的迭代器函数有以下几种类型:

  • 无限迭代器:生成一个无限序列,比如自然数序列 1, 2, 3, 4, ...
  • 有限迭代器:接收一个或多个序列(sequence)作为参数,进行组合、分组和过滤等;
  • 组合生成器:序列的排列、组合,求序列的笛卡儿积等;

无限迭代器

itertools 模块提供了三个函数(事实上,它们是类)用于生成一个无限序列迭代器:

  • count(firstval=0, step=1)创建一个从 firstval (默认值为 0) 开始,以 step (默认值为 1) 为步长的的无限整数迭代器
  • cycle(iterable)对 iterable 中的元素反复执行循环,返回迭代器
  • repeat(object [,times]反复生成 object,如果给定 times,则重复次数为 times,否则为无限

下面,让我们看看一些例子。

count

count() 接收两个参数,第一个参数指定开始值,默认为 0,第二个参数指定步长,默认为 1:

cycle

cycle() 用于对 iterable 中的元素反复执行循环:

repeat

repeat() 用于反复生成一个 object:

有限迭代器

itertools 模块提供了多个函数(类),接收一个或多个迭代对象作为参数,对它们进行组合、分组和过滤等:

  • chain()
  • compress()
  • dropwhile()
  • groupby()
  • ifilter()
  • ifilterfalse()
  • islice()
  • imap()
  • starmap()
  • tee()
  • takewhile()
  • izip()
  • izip_longest()

chain

chain 的使用形式如下:

chain 接收多个可迭代对象作为参数,将它们『连接』起来,作为一个新的迭代器返回。

chain 还有一个常见的用法:

接收一个可迭代对象作为参数,返回一个迭代器:

compress

compress 的使用形式如下:

compress 可用于对数据进行筛选,当 selectors 的某个元素为 true 时,则保留 data 对应位置的元素,否则去除:

dropwhile

dropwhile 的使用形式如下:

其中,predicate 是函数,iterable 是可迭代对象。对于 iterable 中的元素,如果 predicate(item) 为 true,则丢弃该元素,否则返回该项及所有后续项。

groupby

groupby 用于对序列进行分组,它的使用形式如下:

其中,iterable 是一个可迭代对象,keyfunc 是分组函数,用于对 iterable 的连续项进行分组,如果不指定,则默认对 iterable 中的连续相同项进行分组,返回一个 (key, sub-iterator) 的迭代器。

ifilter

ifilter 的使用形式如下:

将 iterable 中 function(item) 为 True 的元素组成一个迭代器返回,如果 function 是 None,则返回 iterable 中所有计算为 True 的项。

ifilterfalse

ifilterfalse 的使用形式和 ifilter 类似,它将 iterable 中 function(item) 为 False 的元素组成一个迭代器返回,如果 function 是 None,则返回 iterable 中所有计算为 False 的项。

islice

islice 是切片选择,它的使用形式如下:

其中,iterable 是可迭代对象,start 是开始索引,stop 是结束索引,step 是步长,start 和 step 可选。

imap

imap 类似 map 操作,它的使用形式如下:

imap 返回一个迭代器,元素为 func(i1, i2, i3, ...)i1i2 等分别来源于 iter, iter2

tee

tee 的使用形式如下:

tee 用于从 iterable 创建 n 个独立的迭代器,以元组的形式返回,n 的默认值是 2。

takewhile

takewhile 的使用形式如下:

其中,predicate 是函数,iterable 是可迭代对象。对于 iterable 中的元素,如果 predicate(item) 为 true,则保留该元素,只要 predicate(item) 为 false,则立即停止迭代。

izip

izip 用于将多个可迭代对象对应位置的元素作为一个元组,将所有元组『组成』一个迭代器,并返回。它的使用形式如下:

如果某个可迭代对象不再生成值,则迭代停止。

izip_longest

izip_longestizip 类似,但迭代过程会持续到所有可迭代对象的元素都被迭代完。它的形式如下:

如果有指定 fillvalue,则会用其填充缺失的值,否则为 None。

组合生成器

itertools 模块还提供了多个组合生成器函数,用于求序列的排列、组合等:

  • product
  • permutations
  • combinations
  • combinations_with_replacement

product

product 用于求多个可迭代对象的笛卡尔积,它跟嵌套的 for 循环等价。它的一般使用形式如下:

其中,repeat 是一个关键字参数,用于指定重复生成序列的次数,

permutations

permutations 用于生成一个排列,它的一般使用形式如下:

其中,r 指定生成排列的元素的长度,如果不指定,则默认为可迭代对象的元素长度。

combinations

combinations 用于求序列的组合,它的使用形式如下:

其中,r 指定生成组合的元素的长度。

combinations_with_replacement

combinations_with_replacementcombinations 类似,但它生成的组合包含自身元素。

小结

  • itertools 模块提供了很多用于产生多种类型迭代器的函数,它们的返回值不是 list,而是迭代器。

参考链接

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