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  • Python中的迭代

      在Python中迭代序列(或者其他可迭代对象)时,有一些函数非常好用。有些函数位于itertools模块中,还有一些Python的内建函数也十分方便。

      1. 并行迭代

      程序可以同时迭代两个序列。比如有下面两个列表:

    names = ['anne', 'beth', 'george', 'damon']
    ages = [12, 45, 32, 102]

      如果想要打印名字和对应的年龄,可以像下面这样做:

    In [7]: for i in range(len(names)):
       ...:     print(names[i], 'is', ages[i], 'years old')
       ...:     
    anne is 12 years old
    beth is 45 years old
    george is 32 years old
    damon is 102 years old

      这里 i 是循环索引的标准变量名。

      而内建的zip函数就可以用来进行并行迭代,可以把两个序列 “压缩” 在一起,然后返回一个元组的列表:

    >>> zip(names, ages)
    [('anne', 12), ('beth', 45), ('george', 32), ('damon', 102)]
    

       现在我可以在循环中解包元组:

    In [9]: for name, age in zip(names, ages):
       ...:     print(name, 'is', age, 'years old')
       ...:     
    anne is 12 years old
    beth is 45 years old
    george is 32 years old
    damon is 102 years old

      zip 函数也可以作用于任意多的序列。关于它很重要的一点是zip可以处理不等长的序列,当最短的序列 “用完” 的时候就会停止:

    >>> zip(range(5), xrange(1000000000))
    [(0, 0), (1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4)]
    

       在上面的代码中,不推荐用range替换xrange——尽管只需要要前5个数字,但range会计算所有的数字,这里要花费很长的时间。而使用xrange就没有这个问题,它只计算前5个数字。

      2. 按索引迭代

      有些时间想要迭代访问序列中的对象,同时还有获取当前对象的索引。例如,在一个字符串列表中替换所有包含'xxx'的子字符串。实现的方法肯定有很多,假设你想象下面这样做:

    for string in strings:
        if 'xxx' in string:
            index = strings.index(string)  # Search for the string in the list of strings
            strings[index] = '[censored]'

      没问题,但是在替换前要搜索给定的字符串似乎没必要。如果不替换的话,搜索还会返回错误的索引(前面出现的同一个词的索引)。一个比较好的版本如下:

    index = 0
    for string in strings:
        if 'xxx' in string:
            strings[index] = '[censored]'
        index += 1

      方法有些笨,不过还可以接受。另一种方法是使用内建的enumerate函数:

    for index, string in enumerate(strings):
        if 'xxx' in string:
            strings[index] = '[censored]'

      这个函数可以在提供索引的地方迭代索引-值对

      3. 翻转和排序迭代

      让我们看看另外两个有用的函数:reversed和sorted。它们同列表的reverse和sort(sorted和sort使用同样的参数)方法类似,但作用于任何序列或可迭代对象上,不是原地修改对象,而是返回翻转或排序后的版本:

    >>> sorted([4, 3, 6, 8, 3])
    [3, 3, 4, 6, 8]
    >>> sorted('Hello, world!')
    [' ', '!', ',', 'H', 'd', 'e', 'l', 'l', 'l', 'o', 'o', 'r', 'w']
    >>> list(reversed('Hello, world!'))
    ['!', 'd', 'l', 'r', 'o', 'w', ' ', ',', 'o', 'l', 'l', 'e', 'H']
    >>> ''.join(reversed('Hello, world!'))
    '!dlrow ,olleH'

      注意,虽然sorted方法返回列表,reversed方法却返回一个更加不可思议的可迭代对象。它们具体的含义不用过多关注,大可在for循环以及join方法中使用,而不会有任何问题。不过却不能直接对它使用索引、分片以及调用list方法,如果希望进行上述处理,那么可以使用list类型转换返回的对象,上面的例子中已经给出具体的做法。

      4. 迭代器规则

      迭代的意思是重复做一些事很多次,就像在循环中做的那样。到现在为止只在for循环中对序列和字典进行过迭代,但实际上也能对其他对象进行迭代:只要改对象实现了__iter__方法。

      __iter__方法会返回一个迭代器(iterator),所谓的迭代器就是具有next方法(这个方法在调用时不需要任何参数)的对象。在调用next方法时,迭代器会返回它的下一个值。如果next方法被调用,但迭代器没有值可以返回,就会引发一个StopIteration异常。


    注意  迭代器规则在Python 3.0中有一些变化。在新的规则中,迭代器对象应该实现__next__方法,而不是next。而新的内建函数next可以用于访问这个方法。换句话说,next(it)等同于3.0之前版本中的it.next()。


       迭代规则的关键是什么?为什么不使用列表?因为列表的杀伤力太大。如果一个函数,可以一个接一个地计算值,那么在使用时可能是计算一个值时获取一个值——而不是通过列表一次性获取所有值。如果有很多值,列表就会占用太多的内存。但还有其他的理由:使用迭代器更通用、更简单、更优雅。让我们看看一个不使用列表的例子,因为要用的话,列表的长度必须无限。

      这里的“列表”是一个斐波那契数列。使用的迭代器如下:

    In [1]: class Fibs:
       ...:     def __init__(self):
       ...:         self.a = 0
       ...:         self.b = 1
       ...:     def next(self):
       ...:         self.a, self.b = self.b, self.a + self.b
       ...:         return self.a
       ...:     def __iter__(self):
       ...:         return self

      注意,迭代器实现了__iter__方法,这个方法实际上返回迭代器本身。在很多情况下,__iter__会放到其他的会在for循环中使用的对象中。这样一来,程序就能返回所需的迭代器。此外,推荐使用迭代器实现它自己的__iter__方法,然后就能直接在for循环中使用迭代器本身了。


    注意  正式的说法是,一个实现了__iter__方法的对象是可迭代的,一个实现了next方法的对象则是迭代器。


      首先,产生一个Fibs对象:

    In [2]: fibs = Fibs()

      可在for循环中使用该对象——比如去查找在斐波那契数列中比1000大的数中的最小的数:

    In [3]: for f in fibs:
       ...:     if f > 1000:
       ...:         print f
       ...:         break
    
    1597

      因为设置了break,所以循环在这里停止了,否则循环会一直继续下去。


    提示 内建函数iter可以从可迭代的对象中获得迭代器。

    >>> it = iter([1, 2, 3])
    >>> it.next()
    1
    >>> it.next()
    2

      除此之外,它也可以从函数或者其他可调用对象中获取可迭代对象。


      5. 从迭代器得到序列

      除了在迭代器和可迭代对象上进行迭代外,还能把它们转换为序列。在大部分能使用序列的情况下(除了或者分片等操作中),都能使用迭代器(或者可迭代对象)替换。关于这个的一个很有用的例子是使用list构造方法显示地将迭代器转化为列表。

    >>> class TestIterator:
    ...     value = 0
    ...     def next(self):
    ...             self.value += 1
    ...             if self.value > 10: 
    ...                 raise StopIteration
    ...             return self.value
    ...     def __iter__(self):
    ...             return self
    ... 
    >>> ti = TestIterator()
    >>> list(ti)
    [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

        

      

     

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