Python标準庫13 循環器 (itertools)

作者：Vamei 出處：http://www.cnblogs.com/vamei 歡迎轉載，也請保留這段聲明。謝謝！

在循環對象和函數對象中，我們了解了循環器(iterator)的功能。循環器是對象的容器，包含有多個對象。通過調用循環器的next()方法 (__next__()方法，在Python 3.x中)，循環器将依次傳回一個對象。直到所有的對象周遊窮盡，循環器将舉出StopIteration錯誤。

在for i in iterator結構中，循環器每次傳回的對象将賦予給i，直到循環結束。使用iter()内置函數，我們可以将諸如表、字典等容器變為循環器。比如

标準庫中的itertools包提供了更加靈活的生成循環器的工具。這些工具的輸入大都是已有的循環器。另一方面，這些工具完全可以自行使用Python實作，該包隻是提供了一種比較标準、高效的實作方式。這也符合Python“隻有且最好隻有解決方案”的理念。

count(5, 2)     #從5開始的整數循環器，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，構成無窮循環器，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

函數式程式設計是将函數本身作為處理對象的程式設計範式。在Python中，函數也是對象，是以可以輕松的進行一些函數式的處理，比如map(), filter(), reduce()函數。

itertools包含類似的工具。這些函數接收函數作為參數，并将結果傳回為一個循環器。

比如

上面顯示了imap函數。該函數與map()函數功能相似，隻不過傳回的不是序列，而是一個循環器。包含元素1, 4, 27，即1**1, 2**2, 3**3的結果。函數pow(内置的乘方函數)作為第一個參數。pow()依次作用于後面兩個清單的每個元素，并收集函數結果，組成傳回的循環器。

此外，還可以用下面的函數:

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

pow将依次作用于表的每個tuple。

ifilter函數與filter()函數類似，隻是傳回的是一個循環器。

将lambda函數依次作用于每個元素，如果函數傳回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，但收集傳回False的元素。2, 3, 5

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

當函數傳回True時，收集元素到循環器。一旦函數傳回False，則停止。1, 3

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

當函數傳回False時，跳過元素。一旦函數傳回True，則開始收集剩下的所有元素到循環器。6, 7, 1

我們可以通過組合原有循環器，來獲得新的循環器。

chain([1, 2, 3], [4, 5, 7])      # 連接配接兩個循環器成為一個。1, 2, 3, 4, 5, 7

product('abc', [1, 2])   # 多個循環器集合的笛卡爾積。相當于嵌套循環       

permutations('abc', 2)   # 從'abcd'中挑選兩個元素，比如ab, bc, ... 将所有結果排序，傳回為新的循環器。

注意，上面的組合分順序，即ab, ba都傳回。

combinations('abc', 2)   # 從'abcd'中挑選兩個元素，比如ab, bc, ... 将所有結果排序，傳回為新的循環器。

注意，上面的組合不分順序，即ab, ba的話，隻傳回一個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

将key函數作用于原循環器的各個元素。根據key函數結果，将擁有相同函數結果的元素分到一個新的循環器。每個新的循環器以函數傳回結果為标簽。

這就好像一群人的身高作為循環器。我們可以使用這樣一個key函數: 如果身高大于180，傳回"tall"；如果身高底于160，傳回"short";中間的傳回"middle"。最終，所有身高将分為三個循環器，即"tall", "short", "middle"。

注意，groupby的功能類似于UNIX中的uniq指令。分組之前需要使用sorted()對原循環器的元素，根據key函數進行排序，讓同組元素先在位置上靠攏。

compress('ABCD', [1, 1, 1, 0])  # 根據[1, 1, 1, 0]的真假值情況，選擇第一個參數'ABCD'中的元素。A, B, C

islice()                        # 類似于slice()函數，隻是傳回的是一個循環器

izip()                          # 類似于zip()函數，隻是傳回的是一個循環器。

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

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