Python 高级特性:切片、迭代、列表生成式、生成器
切片(发现了一些新操作)
参考链接:https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1016959663602400/1017269965565856
间隔取元素(可以取负数,负数就是从最后一个开始倒着取)
>>> L=[i for i in range(20)] 所有数,每两个取一个 >>> L1=L[::2] >>> L1 [0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18] 前10个数,每两个取一个
可以用来取 所有的元素,用来复制
>>> L[:] [0, 1, 2, 3, ..., 99]
迭代
参考链接:https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1016959663602400/1017316949097888
如何判断一个对象是可迭代对象呢?方法是通过collections模块的Iterable类型判断:
>>> from collections import Iterable >>> isinstance('abc', Iterable) # str是否可迭代 True >>> isinstance([1,2,3], Iterable) # list是否可迭代 True >>> isinstance(123, Iterable) # 整数是否可迭代 False
如果需要对list实现下标循环,可以通过Python提供的enumerate( )函数来将list变成索引-元素对,这样就可以同时对索引和元素进行迭代
>>> for i, value in enumerate(['A', 'B', 'C']): ... print(i, value) ... 0 A 1 B 2 C
列表生成式
参考链接:https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1016959663602400/1017317609699776
可以使用两层循环,比如用来生成一个全排列
>>> m=[x+y for x in 'ABC' for y in 'XYZ']#两个循环之间使用空格来隔开,试着想象以下x,y为什么能再for循环外使用呢,并且还会改变 >>> m ['AX', 'AY', 'AZ', 'BX', 'BY', 'BZ', 'CX', 'CY', 'CZ'] >>>
生成器
参考链接:https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1016959663602400/1017318207388128
生成器是一边计算,一边生成的程序机制,比如我们需要访问一个 包含很大数量的元素 的集合(数学意义上的,并不是某种数据结构),但是每次都只访问其中的某几个数据,如果使用列表来储存,不仅会占用很大的存储空间,而且每次只访问其中的几个,也会造成很大的浪费
所以如果这些元素可以按照某些算法推算出来,那么可以再循环中不断推算出后面的元素,这种机制就是生成器(generator)
要创建一个generator,有很多方法,最简单的方法就是把列表生成式的[],换成()
>>> g=(i for i in range(10)) >>> g <generator object <genexpr> at 0x000001A1CD703518> >>>
获取生成器的元素
如果要一个一个的获取生成器中的元素,我们可以通过next()方法
>>> next(g) 0 >>> next(g) 1 pass >>>next(g) 9 >>> next(g) Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> StopIteration
生成器保存的是算法,每次调用next(),就计算出下一个元素的值,直到计算到最后一个元素,没有更多的元素时,就抛出StopIteration错误
当然,上面这种不断调用next(g)
实在是太变态了,正确的方法是使用for
循环,因为generator也是可迭代对象:
>>> next(g) Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> StopIteration >>> for i in g:#注意这里的生成器g因为前面已经迭代完了,所以这里不会输出任何值,需要重新创建 ... print(i) ... #重新创建 >>> for i in g: ... print(i) ... 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 >>>
所以,我们创建了一个generator后,基本上永远不会调用next()
,而是通过for
循环来迭代它,并且不需要关心StopIteration
的错误。
generator非常强大。如果推算的算法比较复杂,用类似列表生成式的for
循环无法实现的时候,还可以用函数来实现。
比如,著名的斐波拉契数列(Fibonacci),除第一个和第二个数外,任意一个数都可由前两个数相加得到:
1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, ...
斐波拉契数列用列表生成式写不出来,但是,用函数把它打印出来却很容易:
def fib(max): n, a, b = 0, 0, 1 while n < max: print(b,end=' ') a, b = b, a + b n = n + 1 return 'OK!'
试着想一下,这里的a,b=b,a+b b最后得到的值是赋值后的a+b,还是赋值前的a加b呢,这里的赋值语句其实相当于
t = (b, a + b) # t是一个tuple#所以是赋值前的a a = t[0] b = t[1]
上面的函数可以输出斐波那契数列的前N个数:
>>> fib(6) 1 1 2 3 5 8 'done'
仔细观察,可以看出,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 fib(max): n, a, b = 0, 0, 1 while n < max: yield b#再每次需要打印(即使用)的地方 a, b = b, a + b n = n + 1 return 'done'
这就是定义generator的另一种方法。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:
>>> f = fib(6) >>> f <generator object fib at 0x104feaaa0>
generator和函数的执行流程是不一样的
函数是顺序执行的,当遇到return语句就返回,而变成generator的函数,再每次调用next()的时候执行一次,遇到yield语句就返回,下一次next()的时候,就从上次返回的yield语句处继续执行
举个简单的例子,定义一个generator,依次返回数字1,3,5:#注意再函数中有三个yield语句,即next()一次不一定执行所有的函数语句一遍
def odd(): print('step 1') yield 1 print('step 2') yield(3) print('step 3') yield(5)
调用该generator时,首先要生成一个generator对象,然后用next()
函数不断获得下一个返回值:
>>> o = odd() >>> next(o) step 1 1 >>> next(o) step 2 3 >>> next(o) step 3 5 >>> next(o) Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> StopIteration
可以看到,odd
不是普通函数,而是generator,在执行过程中,遇到yield
就中断,下次又继续执行。执行3次yield
后,已经没有yield
可以执行了,所以,第4次调用next(o)
就报错。
回到fib
的例子,我们在循环过程中不断调用yield
,就会不断中断。当然要给循环设置一个条件来退出循环,不然就会产生一个无限数列出来。
同样的,把函数改成generator后,我们基本上从来不会用next()
来获取下一个返回值,而是直接使用for
循环来迭代:
>>> for n in fib(6): ... print(n) ... 1 1 2 3 5 8
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:
>>> g = fib(6) >>> while True: ... try: ... x = next(g) ... print('g:', x) ... except StopIteration as e: ... print('Generator return value:', e.value) ... break ... g: 1 g: 1 g: 2 g: 3 g: 5 g: 8 Generator return value: done
迭代器
生成器可以使用next()来得到下一个数据,但next()并不是判断是否是生成器的标志,能通过next()来得到下一个值,是迭代器(iterator)的标志,而生成器是一边循环,一边计算的机制。
可迭代对象(iterable)
可作用于for循环的对象称为可迭代对象,包括:
一类是集合数据类型:如List、tuble、dict、set、str等;
一类是generator,包括生成器和带yield的generator function
可以使用isinstance()来判断一个对象是否是Iterable对象
迭代器(iterator)
可以被next()调用并不断返回下一个值的对象称为迭代器:Iterator
也可以使用isinstance( )来判断一个对象是否是iterator对象
>>> from collections import Iterator >>> isinstance(a,Iterator) True >>>
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
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。
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