Python高级特性之二迭代Iterable

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#Python的迭代跟java不同 java的迭代必须要有下标才可以迭代
#但是Python只有是可迭代对象无论有没有下标,都可以迭代
#比如list,tuple,dict,set,甚至字符串都可以
#比如dict

dict_f = {'aa':12,'bb':13,'cc':14}#dict字典
list_f = [213,3213,3213,32432,432542]#list
#key迭代
for key in dict_f:#因为dict是无需的 所以每次迭代的结果可能不一样
    print(key)
打印:
bb
cc
aa
#value迭代
for value in dict_f.values():
    print(value)
打印:
13
14
12
#同时迭代key和value
for k,v in dict_f.items():
    print(k,v)
打印:
bb 13
cc 14
aa 12
#字符串的迭代
s = 'abcdef'
for s_v in s:
    print(s_v)
打印:
a
b
c
d
e
f

#判断一个对象是否是可迭代对象通过 collections 模块的 Iterable 类型判断
from collections import Iterable

#通过 collections 模块的 Iterable 类型判断
if(isinstance(dict_f,Iterable)):#dict可迭代
    for k, v in dict_f.items():
        print(k, v)
if(isinstance(gg,Iterable)):#整数不可迭代
    for fv in gg:
        print(fv)
if(isinstance(list_f,Iterable)):#list可迭代
    for fv in list_f:
        print(fv)
if(isinstance(s,Iterable)):#字符串可迭代
    for fv in s:
        print(fv)

#Python实现类似于java那样的下标循环
#Python 内置的 enumerate 函数可以把一个 list 变成索引-元素对,这样就
#可以在 for 循环中同时迭代索引和元素本身

for i,value in enumerate(list_f):
    print(i,value)
打印:
0 213
1 3213
2 3213
3 32432
4 432542
#同时引用两个变量
for x,y in [(1231,3213),(3213,3243),(3214,345)]:
    print(x,y)
打印:
1231 3213
3213 3243
3214 345

#列表生成式
#列表生成式即 List Comprehensions,是 Python 内置的非常简单却强大的可以用来创建 list 的生成式
#写列表生成式时,把要生成的元素 x*x放到前面,后面跟 for 循环,就可以把list创建出来

L = [x*x for x in range(10)]
print(L)
#for 循环后面还可以加上 if 判断
L2 = [x*x for x in range(10) if x%2==0]
print(L2)
打印:
[0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]
[0, 4, 16, 36, 64]
#双层循环 实现全排列
L3 = [m+n for m in 'ABC' for n in 'XYZ']
print(L3)
#把一个list中的字符串大写变小写
L4 = ['Hello',16, 'World', 'IBM', 'Apple']
L5 = [s.lower() for s in L4 if isinstance(s,str)]
print(L5)
L6 = [s.lower() if isinstance(s,str)else s for s in L4]#三目运算符
print(L6)
打印:
['AX', 'AY', 'AZ', 'BX', 'BY', 'BZ', 'CX', 'CY', 'CZ']
['hello', 'world', 'ibm', 'apple']
['hello', 16, 'world', 'ibm', 'apple']

上边用了一个东西叫做三目运算符

#python三目运算符
a=3
b=4
c=5
print(a if(a>b) else b)

d = (a if (a>b) else b)
print(d if(d>c) else c)

生成器
通过列表生成式,我们可以直接创建一个列表。但是,受到内存限制,列表容量肯定是有限的。
而且,创建一个包含 100 万个元素的列表,不仅占用很大的存储空间,如果我们仅仅需要
访问前面几个元素,那后面绝大多数元素占用的空间都白白浪费了。
所以,如果列表元素可以按照某种算法推算出来,那我们是否可以在循环的过程中
不断推算出后续的元素呢?这样就不必创建完整的 list,从而节省大量的空间。
在 Python 中,这种一边循环一边计算的机制,称为生成器:generator

要创建一个 generator,有很多种方法。第一种方法很简单,只要把一个
列表生成式的 [] 改成 () ,就创建了一个 generator

g = (x*x for x in range(10))
print(g)
#因为generator是一个可迭代对象,所以可以用for循环来遍历迭代 不用使用next(g)来获取每一个值
for n in g:
    print(n)
打印:
<generator object <genexpr> at 0x000001EE56ED6FC0>
0
1
4
9
16
25
36
49
64
81

数学中有一个斐波那契压数列
1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 从第三个数开始,每个数都等于前两个数字相加之和,这个数列直接写不好写,通过函数可以很方便的写出来

def fib(max):
    n, a, b = 0, 0, 1
    while n < max:
        print(b)
        a, b = b, a + b
        n = n + 1
    return 'done'
print('----------------------------')
fib(10)
print('----------------------------')
打印:
----------------------------
1
1
2
3
5
8
13
21
34
55
----------------------------

fib 函数实际上是定义了斐波拉契数列的推算规
则,可以从第一个元素开始,推算出后续任意的元素,这种逻辑其实非
常类似 generator
也就是说,上面的函数和 generator 仅一步之遥。要把 fib 函数变成
generator,只需要把 print(b) 改为 yield b 就可以了

def fib2(max):
    #try:
        n, a, b = 0, 0, 1
        while n < max:
            yield b
            a, b = b, a + b
            n = n + 1
        return 'done'
    #except StopIteration as e:
    #   print(e.value)
f = fib2(10)
print(f)
for bb in f:
    print(bb)
 打印结果:
<generator object fib2 at 0x00000292A8166E08>
1
1
2
3
5
8
13
21
34
55

#如果一个函数定义中包含 yield 关键字,那么这个函数就不再是一个普通函数,而是一个 generator
#但是用 for 循环调用 generator 时,发现拿不到 generator 的 return 语句
#的返回值。如果想要拿到返回值,必须捕获 StopIteration 错误,返回值
#包含在 StopIteration 的 value 中
#generator 函数的“调用”实际返回一个 generator 对象:
#generator 和函数的执行流程不一样。函数是顺
#序执行,遇到 return 语句或者最后一行函数语句就返回。而变成
#generator 的函数,在每次调用 next() 的时候执行,遇到 yield 语句返回,
#再次执行时从上次返回的 yield 语句处继续执行

while True:
    try:
        hn = next(f)
        print('f:',hn)
    except StopIteration as e:
        print("打印完了")
        print('Generator return value:',e.value)
        break
for bb in f:
    print(bb)

生成器都是 Iterator 对象,但 list 、 dict 、 str 虽然是 Iterable ,却不是
Iterator
把 list 、 dict 、 str 等 Iterable 变成 Iterator 可以使用 iter() 函数:

>>> isinstance(iter([]), Iterator)
True
>>> isinstance(iter('abc'), Iterator)
True

你可能会问,为什么 list 、 dict 、 str 等数据类型不是 Iterator ?
这是因为 Python 的 Iterator 对象表示的是一个数据流,Iterator 对象可
以被 next() 函数调用并不断返回下一个数据,直到没有数据时抛出
StopIteration 错误。可以把这个数据流看做是一个有序序列,但我们却
不能提前知道序列的长度,只能不断通过 next() 函数实现按需计算下一
个数据,所以 Iterator 的计算是惰性的,只有在需要返回下一个数据时
它才会计算。
Iterator 甚至可以表示一个无限大的数据流,例如全体自然数。而使用
list 是永远不可能存储全体自然数的。

小结:
凡是可作用于 for 循环的对象都是 Iterable 类型;
凡是可作用于 next() 函数的对象都是 Iterator 类型,它们表示一个惰性
计算的序列;
集合数据类型如 list 、 dict 、 str 等是 Iterable 但不是 Iterator ,不过可
以通过 iter() 函数获得一个 Iterator 对象。
Python 的 for 循环本质上就是通过不断调用 next() 函数实现的,例如:

for x in [1, 2, 3, 4, 5]:
	pass
	
实际上完全等价于:
#首先获得 Iterator 对象:
it = iter([1, 2, 3, 4, 5])
#循环:
while True:
	try:
		#获得下一个值:
		x = next(it)
	except StopIteration:
	#遇到 StopIteration 就退出循环
		break

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