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for…in 疊代循環首先介紹Python中最常用的for…in循環周遊的方式。for…in循環結構用于周遊清單、元組、字典、字元串、集合、檔案等。其實for和in是兩個獨立的文法，for語句是Python内置的疊代器工具，用于從可疊代容器對象（如清單、元組、字典、字元串、集合、檔案等）中逐個讀取元素，直到容器中沒有更多元素為止，工具和對象之間隻要遵循可疊代協定即可進行疊代操作。in的存在使得python在操作可疊代對象時變得簡單得多，用于配合for使用逐個取可疊代對象的元素。
for語句參與的具體疊代的過程為：可疊代對象通過iter方法傳回疊代器，疊代器具有next方法，for循環不斷地調用next方法，每次按序傳回疊代器中的一個值，直到疊代到最後，沒有更多元素時抛出異常StopIteration（Python會自動處理異常）。模拟疊代的過程如下所示：# 疊代的過程
x = [1,2,3]
its = x.__iter__() #清單是可疊代對象，否則會提示不是疊代對象
print(its)
# 列印結果：
print(next(its)) # its包含此方法，說明its是疊代器
# 列印結果：
1
print(next(its))
# 列印結果：
2
print(next(its))
# 列印結果：
3
print(next(its))
# 列印結果：
Traceback (most recent call last):
File "", line 1, in
StopIteration
疊代的優點是無需把所有元素一次加載到記憶體中，可以在調用next方法時逐個傳回元素，避免出現記憶體空間不夠的情況。
使用for…in循環方式實作單均線突破政策。周遊全部交易日的收盤價數值和Ma20數值，将收盤價數值減去Ma20數值，并使用np.sign()取內插補點符号，當收盤價在Ma20上方時內插補點為正，收盤價在Ma20上下方時內插補點為負，由負轉正對應為買點，由正轉負對應為賣點。如下所示def forin_looping(df):
df['signal'] = 0 #df = df.assign(signal = 0) #可采用assign新增一列
for i in np.arange(0,df.shape[0]):
df.iloc[i,df.columns.get_loc('signal')] = np.sign(df.iloc[i]['Close'] - df.iloc[i]['Ma20'])
return df
print(forin_looping(df_stockload)[0:5])
"""
High Low Open Close Volume Adj Close Ma20 signal
Date
2018-01-29 3587.0 3510.3 3563.6 3523.0 236000 3523.0 3454.3 1.0
2018-01-30 3523.1 3484.7 3511.5 3488.0 186400 3488.0 3461.3 1.0
2018-01-31 3495.5 3454.7 3470.5 3480.8 207300 3480.8 3466.8 1.0
2018-02-01 3495.1 3424.4 3478.7 3447.0 260500 3447.0 3469.9 -1.0
2018-02-02 3463.2 3388.9 3419.2 3462.1 208100 3462.1 3473.4 -1.0
"""
iterrows()生成器方式
另一種Python中常用的周遊方式為iterrows()生成器方式。所謂生成器其實是一種特殊的疊代器，内部支援了疊代器協定。Python中提供生成器函數和生成器表達式兩種方式實作生成器，每次請求傳回一個結果，不需要一次性建構一個結果清單，節省了記憶體空間。
在Python 3中可使用range傳回一個疊代器，用來一次一個值地周遊一個範圍.# 生成器函數方式實作生成器
def gensquares(N):
for i in range(N):
yield i**2
print(gensquares(5))
#列印結果：
for i in gensquares(5):
print(i)
# 列印結果：
1
4
9
16
其實yield就相當于一個return，隻是return傳回的是值，但是yield傳回的是生成器，除了這點其他都一樣，是以return也好yield也好都隻能用在函數中。
生成器表達式方式實作生成器就是類似清單解析，按需産生結果的一個對象，例程代碼如下所示：# 生成器表達式方式實作生成器
print(x**2 for x in range(5))
# 列印結果：
at 0xb3d31fa4>
print(list(x**2 for x in range(5)))
# 列印結果：
[0, 1, 4, 9, 16]
通過iterrows()周遊方式計算股票每個交易日收盤價與Ma20內插補點，此處iterrows是對dataframe格式資料行進行疊代的一個生成器，它傳回每行的索引及包含行本身的對象，代碼如下所示：#iterrows()周遊方式
def iterrows_loopiter(df):
df['signal'] = 0 #df = df.assign(signal = 0) #可采用assign新增一列
for index,row in df.iterrows():
df.loc[index, 'signal'] = np.sign(row['Close']-row['Ma20'])
return df
print(iterrows_loopiter(df_stockload)[0:5])
"""
High Low Open Close Volume Adj Close Ma20 signal
Date
2018-01-29 3587.0 3510.3 3563.6 3523.0 236000 3523.0 3454.3 1.0
2018-01-30 3523.1 3484.7 3511.5 3488.0 186400 3488.0 3461.3 1.0
2018-01-31 3495.5 3454.7 3470.5 3480.8 207300 3480.8 3466.8 1.0
2018-02-01 3495.1 3424.4 3478.7 3447.0 260500 3447.0 3469.9 -1.0
2018-02-02 3463.2 3388.9 3419.2 3462.1 208100 3462.1 3473.4 -1.0
"""
apply()循環方式
apply()方法可将函數應用于dataframe特定行或列。函數由lambda方式在代碼中内嵌實作，lambda 為匿名函數，可以省去定義函數的過程，讓代碼更加精簡。lambda函數的末尾包含axis參數，用來告知Pandas将函數運用于行（axis = 1）或者列（axis = 0）。apply()方法循環方式實作的代碼如下所示：df_stockload['signal'] = df_stockload.apply(lambda row: (np.sign(row['Close']-row['Ma20'])), axis = 1)
print(df_stockload.head())
"""
High Low Open Close Volume Adj Close Ma20 signal
Date
2018-01-29 3587.0 3510.3 3563.6 3523.0 236000 3523.0 3454.3 1.0
2018-01-30 3523.1 3484.7 3511.5 3488.0 186400 3488.0 3461.3 1.0
2018-01-31 3495.5 3454.7 3470.5 3480.8 207300 3480.8 3466.8 1.0
2018-02-01 3495.1 3424.4 3478.7 3447.0 260500 3447.0 3469.9 -1.0
2018-02-02 3463.2 3388.9 3419.2 3462.1 208100 3462.1 3473.4 -1.0
矢量化周遊方式
此處我們主要處理一維數組之間的計算，那麼矢量化方式可使用Pandas series 的矢量化方式和Numpy arrays的矢量化方式兩種。
先來看下Pandas series 的矢量化方式。
Pandas的DataFrame、series基礎單中繼資料結構基于連結清單，是以可将函數在整個連結清單上進行矢量化操作，而不用按順序執行每個值。
Pandas包括了非常豐富的矢量化函數庫，我們可把整個series（列）作為參數傳遞，對整個連結清單進行計算。Pandas series 的矢量化方式實作代碼如下：#Pandas series 的矢量化方式
df_stockload['signal'] = np.sign(df_stockload['Close']-df_stockload['Ma20'])
print(df_stockload.head())
"""
High Low Open Close Volume Adj Close Ma20 signal
Date
2018-01-29 3587.0 3510.3 3563.6 3523.0 236000 3523.0 3454.3 1.0
2018-01-30 3523.1 3484.7 3511.5 3488.0 186400 3488.0 3461.3 1.0
2018-01-31 3495.5 3454.7 3470.5 3480.8 207300 3480.8 3466.8 1.0
2018-02-01 3495.1 3424.4 3478.7 3447.0 260500 3447.0 3469.9 -1.0
2018-02-02 3463.2 3388.9 3419.2 3462.1 208100 3462.1 3473.4 -1.0
"""
對于Numpy arrays的矢量化方式，由于本例的矢量化運算中隻使用了series的數值，無需使用索引等資訊，是以可将series轉換為array類型，節省操作過程中的很多開銷。
我們可使用values 方法将連結清單從Pandas series轉換為NumPy arrays，把NumPy array作為參數傳遞，對整個連結清單進行計算。Numpy arrays的矢量化方式實作代碼如下：#Numpy arrays的矢量化方式
df_stockload['signal'] = np.sign(df_stockload['Close'].values-df_stockload['Ma20'].values)
print(df_stockload.head())
"""
High Low Open Close Volume Adj Close Ma20 signal
Date
2018-01-29 3587.0 3510.3 3563.6 3523.0 236000 3523.0 3454.3 1.0
2018-01-30 3523.1 3484.7 3511.5 3488.0 186400 3488.0 3461.3 1.0
2018-01-31 3495.5 3454.7 3470.5 3480.8 207300 3480.8 3466.8 1.0
2018-02-01 3495.1 3424.4 3478.7 3447.0 260500 3447.0 3469.9 -1.0
2018-02-02 3463.2 3388.9 3419.2 3462.1 208100 3462.1 3473.4 -1.0
"""
執行效率對比#使用timeit方法對比方法參考例程如下，需要import timeit子產品：
from timeit import timeit
def test1():
forin_looping(df_stockload)
def test2():
iterrows_loopiter(df_stockload)
def test3():
df_stockload['signal'] = df_stockload.apply(lambda row: (np.sign(row['Close'] - row['Ma20'])), axis=1)
def test4():
df_stockload['signal'] = np.sign(df_stockload['Close']-df_stockload['Ma20'])
def test5():
df_stockload['signal'] = np.sign(df_stockload['Close'].values - df_stockload['Ma20'].values)
#for..in循環疊代方式
t1 = timeit('test1()', 'from __main__ import test1', number=100)
#iterrows()周遊方式
t2 = timeit('test2()', 'from __main__ import test2', number=100)
#apply()方法循環方式
t3 = timeit('test3()', 'from __main__ import test3', number=100)
#Pandas series 的矢量化方式
t4 = timeit('test4()', 'from __main__ import test4', number=100)
#Numpy arrays的矢量化方式：
t5 = timeit('test5()', 'from __main__ import test5', number=100)
print(t1,t2,t3,t4,t5)
#14.943237108999998 8.827773373 0.5511996379999999 0.02215727200000117 0.012933490000001768
總結
可以看出循環執行的速度是最慢的，iterrows()針對Pandas的dataframe進行了優化，相比直接循環有顯著提升。apply()方法也是在行之間進行循環，但由于利用了類似Cython的疊代器的一系列全局優化，其效率要比iterrows高很多。
NumPy arrays的矢量化運作速度最快，其次是Pandas series矢量化。
由于矢量化是同時作用于整個序列的，可以節省更多的時間，相比使用标量操作更好，NumPy使用預編譯的C代碼在底層進行優化，同時也避免了Pandas series操作過程中的很多開銷，例如索引、資料類型等等，是以，NumPy arrays的操作要比Pandas series快得多。