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StopIterationvalue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listdictstr虽然是Iterable,却不是Iterator

  把listdictstrIterable变成Iterator可以使用iter()函数:

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

  

  为什么listdictstr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listdictstr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

  

  

  

 

posted @ 2019-09-07 20:31  凌晨四点的蓝  阅读(270)  评论(0编辑  收藏  举报