python 疊代器 排列組合

疊代器

1. 概述

   疊代器是通路集合元素的一種方式。疊代器對象從集合的第一個元素開始通路，直到所有的元素被通路完結束。疊代器隻能往前不會後退。

2. 可疊代對象

   疊代器提供了一個統一的通路集合的接口。隻要是實作了__iter__()或 getitem()方法的對象，就可以使用疊代器進行通路。

   序列：字元串、清單、元組

   非序列：字典、檔案

   自定義類：使用者自定義的類實作了__iter__()或__getitem__()方法的對象

   疊代字典

   d = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}
    	
    	for k in d:
    	    print(k)
    	
    	for k in d.keys():
    	    print(k)
    	
    	for v in d.values():
    	    print(v)
    	
    	for (k,v) in d.items():
    	    print(k,v)
              

3. 疊代基礎

   f1=open('data.txt')
   
    # for line in f1.readlines(): #把所有行讀入記憶體，遇到大檔案效率差
    #     print(line)
    
    # for line in f1:
    #     print(line)
    
    # 檔案對象就是自己的疊代器
    
    print(f1.__next__())
    print(f1.__next__())
    
    # 為了手動支援疊代，python3.0提供了一個next（）方法，他會自動調用對象的_next_()
    
    print(next(f1))
              

4. iter() 和 next()

   字元串/數組本身沒有疊代對象

   s='hello'
   
    iter01=iter(s)
    print(next(iter01))
    print(next(iter01))
    
    
    arr=[1,2,3,4]
    E=iter(arr)
    # print(E.__next__())
    # print(next(E))
    
    while True:
        try:
            X=E.__next__()
        except StopIteration:
            break
        print(X) 
              

   字典對象有一個疊代器，每次傳回字典的key

   params={'name':'tom','age':12}
    for key in params:
        ...
    #是以不要下面的寫法
    for key in params.keys():
        ...
              

5. range()

   range()支援多個疊代器，而其他内置函數不支援

   arr=list(range(20))
    print(arr)
    
    R=iter(range(100))
    
    print(next(R))
    print(next(R))
    print(next(R))
              

6. map() zip() filter()

   和range()不同，以上三個函數都是自己的疊代器

   M=map(abs,[2,-3,-1,3])
    print(next(M))
              

itertools

itertools 是python的疊代器子產品，itertools提供的工具相當高效且節省記憶體

###無限疊代的疊代器

1. count(初值=0, 步長=1)

   無限疊代

   from itertools import count
    for i in count(10): #從10開始無限循環
        if i > 20:
            break
            # pass
        else:
            print(i)
              

2. slice(count(10), 5)

   從 10 開始，輸出 5 個元素後結束。islice 的第二個參數控制何時停止疊代。但其含義并不是”達到數字 5 時停止“，而是”當疊代了 5 次之後停止“。

   from itertools import count,islice
   for i in islice(count(10), 5):
       
       print(i)
              

3. cycle()

   from itertools import cycle
   
    count = 0
    for item in cycle('XYZ'):
        if count > 7:
            break
        print(item)
        count += 1
              

   這裡我們建立了一個 for 循環，使其在三個字母 XYZ 間無限循環。當然，我們并不真地想要永遠循環下去，是以我們添加了一個簡單的計數器來跳出循環。

###可終止疊代器

1. accumulate(可疊代對象[, 函數])

   accumulate 疊代器将傳回累計求和結果，或者傳入兩個參數的話，由傳入的函數累積計算的結果。預設設定為相加，我們趕快試一試吧：

   >> from itertools import accumulate
    	>>> list(accumulate(range(10)))
    	[0, 1, 3, 6, 10, 15, 21, 28, 36, 45]
              

   這裡，我們 導入了 accumulate，然後傳入 10 個數字，0-9。疊代器将傳入數字依次累加，是以第一個是 0 ，第二個是 0+1， 第三個是 1+2，如此下去。現在我們導入 operator 子產品，然後添加進去：

   >>> import operator
    	>>> list(accumulate(range(1, 5), operator.mul))
    	[1, 2, 6, 24]
              

   這裡我們傳入了數字 1-4 到 accumulate 疊代器中。我們還傳入了一個函數：operator.mul，這個函數将接收的參數相乘。是以每一次疊代，疊代器将以乘法代替除法（1×1=1, 1×2=2, 2×3=6, 以此類推）。

   　　

   　　 accumulate 的文檔中給出了其他一些有趣的例子，例如貸款分期償還，混沌遞推關系等。這絕對值得你花時間去看一看。

2. combinations(iterable, r)

   方法可以建立一個疊代器，傳回iterable中所有長度為r的子序列，傳回的子序列中的項按輸入iterable中的順序排序。

   import itertools
    list1 = [1, 3, 4, 5]
    list2 = list(itertools.combinations(list1, 2))
    print(list2)
    
    傳回結果：
    [(1, 3), (1, 4), (1, 5), (3, 4), (3, 5), (4, 5)]
              

   實作一組資料的所有排列組合

   import itertools
   
    list1 = [1, 3, 4, 5]
    list2 = []
    for i in range(1, len(list1)+1):
        iter1 = itertools.combinations(list1, i)
        list2.append(list(iter1))
    print(list2)
    
    
    傳回結果：
    [[(1,), (3,), (4,), (5,)], [(1, 3), (1, 4), (1, 5), (3, 4), (3, 5), (4, 5)], [(1, 3, 4), (1, 3, 5), (1, 4, 5), (3, 4, 5)], [(1, 3, 4, 5)]]
              

#排列組合

1. Python内置的排列組合函數有四個：

   product 笛卡爾積　　（有放回抽樣排列）

   permutations 排列　　（不放回抽樣排列）

   combinations 組合,沒有重複　　（不放回抽樣組合）

   combinations_with_replacement 組合,有重複　　（有放回抽樣組合）

permutations 在數學中可以了解為：A（3|4)=4*3*2=24

combinations 在數學中可以了解為：C（3|4)=C(1|4)=4

例題如下：

from itertools import combinations ,permutations
    list01 = [1, 2, 3, 5,]
    
    a = list(combinations(list01,3))
    b = list(permutations(list01,3))
    print(a)       #[(1, 2, 3), (1, 2, 5), (1, 3, 5), (2, 3, 5)]
    print(b)       #[(1, 2, 3), (1, 2, 5), (1, 3, 2), (1, 3, 5), (1, 5, 2), (1, 5, 3), (2, 1, 3), (2, 1, 5), (2, 3, 1), (2, 3, 5), (2, 5, 1), (2, 5, 3), (3, 1, 2), (3, 1, 5), (3, 2, 1), (3, 2, 5), (3, 5, 1), (3, 5, 2), (5, 1, 2), (5, 1, 3), (5, 2, 1), (5, 2, 3), (5, 3, 1), (5, 3, 2)]
    print(len(b))  #24