Python 入门(九)迭代
什么是迭代
在Python中,如果给定一个list或tuple,我们可以通过for循环来遍历这个list或tuple,这种遍历我们成为迭代(Iteration)。
在Python中,迭代是通过 for ... in 来完成的,而很多语言比如C或者Java,迭代list是通过下标完成的,比如Java代码:
for (i=0; i<list.length; i++) { n = list[i]; }
可以看出,Python的for循环抽象程度要高于Java的for循环。
因为 Python 的 for循环不仅可以用在list或tuple上,还可以作用在其他任何可迭代对象上。
因此,迭代操作就是对于一个集合,无论该集合是有序还是无序,我们用 for 循环总是可以依次取出集合的每一个元素。
注意: 集合是指包含一组元素的数据结构,我们已经介绍的包括: 1. 有序集合:list,tuple,str和unicode; 2. 无序集合:set 3. 无序集合并且具有 key-value 对:dict
而迭代是一个动词,它指的是一种操作,在Python中,就是 for 循环。
迭代与按下标访问数组最大的不同是,后者是一种具体的迭代实现方式,而前者只关心迭代结果,根本不关心迭代内部是如何实现的。
任务
请用for循环迭代数列 1-100 并打印出7的倍数。
索引迭代
Python中,迭代永远是取出元素本身,而非元素的索引。
对于有序集合,元素确实是有索引的。有的时候,我们确实想在 for 循环中拿到索引,怎么办?
方法是使用 enumerate() 函数:
>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']
>>> for index, name in enumerate(L):
... print index, '-', name
...
0 - Adam
1 - Lisa
2 - Bart
3 - Paul
使用 enumerate() 函数,我们可以在for循环中同时绑定索引index和元素name。但是,这不是 enumerate() 的特殊语法。实际上,enumerate() 函数把:
['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']
变成了类似:
[(0, 'Adam'), (1, 'Lisa'), (2, 'Bart'), (3, 'Paul')]
因此,迭代的每一个元素实际上是一个tuple:
for t in enumerate(L):
index = t[0]
name = t[1]
print index, '-', name
如果我们知道每个tuple元素都包含两个元素,for循环又可以进一步简写为:
for index, name in enumerate(L):
print index, '-', name
这样不但代码更简单,而且还少了两条赋值语句。
可见,索引迭代也不是真的按索引访问,而是由 enumerate() 函数自动把每个元素变成 (index, element) 这样的tuple,再迭代,就同时获得了索引和元素本身。
任务
zip()函数可以把两个 list 变成一个 list:
>>> zip([10, 20, 30], ['A', 'B', 'C']) [(10, 'A'), (20, 'B'), (30, 'C')]
在迭代 ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul'] 时,如果我们想打印出名次 - 名字(名次从1开始),请考虑如何在迭代中打印出来。
提示:考虑使用zip()函数和range()函数
Python的zip函数
zip函数接受任意多个(包括0个和1个)序列作为参数,返回一个tuple列表。具体意思不好用文字来表述,直接看示例:
1.示例1:
x = [1, 2, 3]
y = [4, 5, 6]
z = [7, 8, 9]
xyz = zip(x, y, z)
print xyz
运行的结果是:
[(1, 4, 7), (2, 5, 8), (3, 6, 9)]
从这个结果可以看出zip函数的基本运作方式。
2.示例2:
x = [1, 2, 3]
y = [4, 5, 6, 7]
xy = zip(x, y)
print xy
运行的结果是:
[(1, 4), (2, 5), (3, 6)]
从这个结果可以看出zip函数的长度处理方式。
3.示例3:
x = [1, 2, 3]
x = zip(x)
print x
运行的结果是:
[(1,), (2,), (3,)]
从这个结果可以看出zip函数在只有一个参数时运作的方式。
4.示例4:
x = zip()
print x
运行的结果是:
[]
从这个结果可以看出zip函数在没有参数时运作的方式。
5.示例5:
x = [1, 2, 3]
y = [4, 5, 6]
z = [7, 8, 9]
xyz = zip(x, y, z)
u = zip(*xyz)
print u
运行的结果是:
[(1, 2, 3), (4, 5, 6), (7, 8, 9)]
一般认为这是一个unzip的过程,它的运行机制是这样的:
在运行zip(*xyz)之前,xyz的值是:[(1, 4, 7), (2, 5, 8), (3, 6, 9)]
那么,zip(*xyz) 等价于 zip((1, 4, 7), (2, 5, 8), (3, 6, 9))
所以,运行结果是:[(1, 2, 3), (4, 5, 6), (7, 8, 9)]
注:在函数调用中使用*list/tuple的方式表示将list/tuple分开,作为位置参数传递给对应函数(前提是对应函数支持不定个数的位置参数)
6.示例6:
x = [1, 2, 3]
r = zip(* [x] * 3)
print r
运行的结果是:
[(1, 1, 1), (2, 2, 2), (3, 3, 3)]
它的运行机制是这样的:
[x]生成一个列表的列表,它只有一个元素x
[x] * 3生成一个列表的列表,它有3个元素,[x, x, x]
zip(* [x] * 3)的意思就明确了,zip(x, x, x)
迭代dict的value
我们已经了解了dict对象本身就是可迭代对象,用 for 循环直接迭代 dict,可以每次拿到dict的一个key。
如果我们希望迭代 dict 对象的value,应该怎么做?
dict 对象有一个 values() 方法,这个方法把dict转换成一个包含所有value的list,这样,我们迭代的就是 dict的每一个 value:
d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59 }
print d.values()
# [85, 95, 59]
for v in d.values():
print v
# 85
# 95
# 59
如果仔细阅读Python的文档,还可以发现,dict除了values()方法外,还有一个 itervalues() 方法,用 itervalues() 方法替代 values() 方法,迭代效果完全一样:
d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59 }
print d.itervalues()
# <dictionary-valueiterator object at 0x106adbb50>
for v in d.itervalues():
print v
# 85
# 95
# 59
那这两个方法有何不同之处呢?
1. values() 方法实际上把一个 dict 转换成了包含 value 的list。
2. 但是 itervalues() 方法不会转换,它会在迭代过程中依次从 dict 中取出 value,所以 itervalues() 方法比 values() 方法节省了生成 list 所需的内存。
3. 打印 itervalues() 发现它返回一个 <dictionary-valueiterator> 对象,这说明在Python中,for 循环可作用的迭代对象远不止 list,tuple,str,unicode,dict等,任何可迭代对象都可以作用于for循环,而内部如何迭代我们通常并不用关心。
如果一个对象说自己可迭代,那我们就直接用 for 循环去迭代它,可见,迭代是一种抽象的数据操作,它不对迭代对象内部的数据有任何要求。
任务
给定一个dict:
d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59, 'Paul': 74 }
请计算所有同学的平均分。
迭代dict的key和value
我们了解了如何迭代 dict 的key和value,那么,在一个 for 循环中,能否同时迭代 key和value?答案是肯定的。
首先,我们看看 dict 对象的 items() 方法返回的值:
>>> d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59 } >>> print d.items() [('Lisa', 85), ('Adam', 95), ('Bart', 59)]
可以看到,items() 方法把dict对象转换成了包含tuple的list,我们对这个list进行迭代,可以同时获得key和value:
>>> for key, value in d.items(): ... print key, ':', value ... Lisa : 85 Adam : 95 Bart : 59
和 values() 有一个 itervalues() 类似, items() 也有一个对应的 iteritems(),iteritems() 不把dict转换成list,而是在迭代过程中不断给出 tuple,所以, iteritems() 不占用额外的内存。
任务
请根据dict:
d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59, 'Paul': 74 }
打印出 name : score,最后再打印出平均分 average : score。