python基础八（迭代器、生成器、生成式、递归、匿名函数、面向过程编程）

一 迭代器

1、什么是迭代器
    迭代器指的是迭代取值的工具，迭代是一个重复的过程，每次重复都是基于上一次的结果而
    继续的，单纯的重复并不是迭代

2、为何要有迭代器
    迭代器是用来迭代取值的工具，而涉及到把多个值循环取出来的类
    有：字符串、列表、元组、字典、集合、打开文件
    l=['lq','zd','xiaobao']
    i=0
    while i<len(l):
        print(l[i])
        i+=1
        
    上述迭代取值的方式只适用于有索引的数据类型：列表、字符串、元组
    为了解决基于索引迭代器取值的局限性
    python必须提供一种是能够不依赖于索引的取值方式，这就是迭代器

3、如何用迭代器

可迭代对象：但凡内置有__iter__方法的都称之为可迭代的对象

s = ''
s.__iter__()
l = []
l.__iter__()
t = ()
t.__iter__()
s = {1, 2, 3}
s.__iter__()
d = {'k1': 1, }
d.__iter__()
with open(r'a.txt', mode='rt', encoding='utf-8') as f:
    f.__iter__()
    pass

调用可迭代对象下的__iter__方法会将其装换成迭代器对象

d = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}
d_iterator = d.__iter__()
print(d_iterator)
print(d_iterator.__next__())
print(d_iterator.__next__())
print(d_iterator.__next__())
print(d_iterator.__next__())  # 抛出异常stopiteration
# <dict_keyiterator object at 0x000002124897B7C0>
# a
# b
# c

while True:
    try:
        print(d_iterator.__next__())
    except StopIteration:
        break

print('--->')  # 在一个迭代器取值取不干净的情况下，再对其取值取不到了
while True:
    try:
        print(d_iterator.__next__())
    except StopIteration:
        break

4、可迭代对象与迭代器对象详解
1) 可迭代对象（"可以装换成迭代器的对象”）：内置有__inter__方法对象
              可迭代对象.__inter__():得到迭代器对象

2) 迭代器对象：内置有__next__方法并且内置有__iter__方法的对象
      迭代器对象.__next__():得到迭代器的下一个值
      迭代器对象.__iter__():得到迭代器的本身，说白了调了跟没调一个样子

5、可迭代对象和迭代器对象的区分
可迭代对象：字符串、列表、元组、集合、字典、文件对象
迭代器对象：文件对象

d = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}
d_iterator = d.__iter__()
print(d_iterator.__next__())
# a
print(d_iterator is d_iterator.__iter__())  # True

6、for循环的工作原理：while循环叫条件循环，for循环可以叫迭代器循环

d = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}
# 1、d.__iter__()得到一个迭代器对象
# 2、迭代器对象.__next__()拿到一个返回值，然后将返回值赋值给k
# 3、循环往复步骤2，直到到抛出StopIteration异常for循环会捕捉异常然后结束循环
for k in d:
    print(k)
# a
# b
# c

print(list("hello"))
# ['h', 'e', 'l', 'l', 'o']

7、迭代器优缺点总结

基于索引的迭代取值，所有迭代的状态都保存在了索引中，而基于迭代器实现迭代的方式不再需要索引，
所有迭代的状态就保存在迭代器中，然而这种处理方式优点与缺点并存：
优点：
1)、为序列和非序列类型提供了一种统一的迭代取值方式。
2)、惰性计算：迭代器对象表示的是一个数据流，可以只在需要时才去调用next来计算出一个值，就迭代器本身来说，
同一时刻在内存中只有一个值，因而可以存放无限大的数据流，而对于其他容器类型，如列表，需要把所有的元素都存放于内存中，
受内存大小的限制，可以存放的值的个数是有限的。
缺点：
1)、除非取尽，否则无法获取迭代器的长度
2)、只能取下一个值，不能回到开始，更像是‘一次性的’，迭代器产生后的唯一目标就是重复执行next方法直到值取尽，
否则就会停留在某个位置，等待下一次调用next；若是要再次迭代同个对象，你只能重新调用iter方法去创建一个新的迭代器对象，
如果有两个或者多个循环使用同一个迭代器，必然只会有一个循环能取到值。

二 生成器

如何得到自定义的迭代器：
在函数内一旦存在yield关键字,调用函数并不会执行函数体代码
会返回一个生成器对象，生成器即自定义的迭代器

def func():
    print('第一次')
    yield 1
    print('第二次')
    yield 2
    print('第三次')
    yield 3
    print('第四次')
g = func()
print(g)
# <generator object func at 0x000001C516009B30>
# 生成器就是迭代器
g.__iter__()
g.__next__
# 会触发函数体代码的运行，然后遇到yield停下来，将yield后的值
# 当做本次调用的结果返回
res1 = g.__next__()  # g.__next__等同于next(g)    #next(g)方法后，才执行yield上面的代码体，res1才是yield后面的返回值
print(res1)
# 第一次
# 1
res2 = g.__next__()
print(res2)
# 第二次
# 2

# 例：放无穷个数
def func():
    count = 0
    while True:
        count += 1
        yield count
g = func()
print(next(g))
print(next(g))
list(g)

三 yield表达式

x=yield 返回值
1、

# 带有yield的函数运行流程，func调用，赋值给g，只是生成了生成器，没有触发函数代码体运行，g.send()，才触发函数代码体运行。
# g.send()赋值给res，res才是yield的返回值。
def func(name):
    print('准备吃饭了：{}'.format(name))
    while True:
        # x拿到的是yield接受到的值
        x = yield
        print('今天吃：{}'.format(x))
g = func('xiaobao')
g.send(None)  # 等同于next(g)，触发yield上面的代码运行。
g.send('包子')
g.send('油条')
g.send('排骨')
# 准备吃饭了：xiaobao
# 今天吃：包子
# 今天吃：油条
# 今天吃：排骨

2、综合应用

def func(name):
    food_list = []
    print('准备吃饭了：{}'.format(name))
    while True:
        # x拿到的是yield接受到的值
        x = yield food_list
        print('今天吃：{}'.format(x))
        food_list.append(x)
g = func('xiaobao')
res1 = g.send(None)  # 等同于next(g)，触发yield上面的代码运行。
print(res1)
res2 = g.send('包子')
print(res2)
res3 = g.send('油条')
print(res3)
res4 = g.send('排骨')
print(res4)
'''
准备吃饭了：xiaobao
[]
今天吃：包子
['包子']
今天吃：油条
['包子', '油条']
今天吃：排骨
['包子', '油条', '排骨']
'''

四 生成式

1、列表生成式

列表生成式是python为我们提供的一种简化代码的解决方案，用来快速生成列表，语法如下（就是for循环加l.append()的简化）

'''
[expression for item1 in iterable1 if condition1
for item2 in iterable2 if condition2
...
for itemN in iterableN if conditionN
]

#类似于
res=[]
for item1 in iterable1:
    if condition1:
        for item2 in iterable2:
            if condition2
                ...
                for itemN in iterableN:
                    if conditionN:
                        res.append(expression)
'''

# 列表生成式案例
l = ['xiaobao_', 'lq_', 'zd']
# 把所有小字母全变成大写
new_l = [item.upper() for item in l]
print(new_l)
# ['XIAOBAO_', 'LQ_', 'ZD']
# 把所有的名字去掉后缀_
new_l = [item.replace('_', '') for item in l if True]  # 可以不用加if True
print(new_l)
# ['xiaobao', 'lq', 'zd']

2、字典生成式

items = [('xiaobao', 6), ('zd', 32), ('lq', 35), ('lr', 40)]
dic = {k: v for k, v in items if k != "lr"}  # 解压赋值
print(dic)

3、集合生成式

4、生成器表达式

g = (i for i in range(10) if i > 2)  # 没有元组生成器，元组不可改，没有.append()
print(g, type(g))  # !!!!!!!强调！！！！！  此刻g内部一个值没有（老母鸡，还没有下蛋），需要next（g)，才产值。
for i in g:
    print(i)

应用：统计day19中笔记中字符个数

# 方法一：
with open(r'笔记.txt', mode='r', encoding='utf-8') as f:
    res = 0
    for line in f:
        # print(len(line))
        res += len(line)
    print(res)
    # 577
# 方法二
with open(r'笔记.txt', mode='r', encoding='utf-8') as f:
    res = sum([len(line) for line in f])  # sum()里面需要一个可迭代对象，方法二是列表
    print(res)
    # 577
# 方法三(效率最高）
with open(r'笔记.txt', mode='r', encoding='utf-8') as f:
    # res=sum((len(line) for line in f )) # sum()里面需要一个可迭代对象，方法三是生成器
    res = sum(len(line) for line in f)  # 简化，sum（）是触发了next()了的，生成器才产值
    print(res)
    # 577
    print(len(line) for line in f)  # <generator object <genexpr> at 0x000001BEFA49F510>

四 递归函数

1、函数递归调用：是函数嵌套调用的一种特殊形式
具体是指：
  在调用一个函数的过程中又直接或者间接的调用本身

def f1():
    print('from f1')
    f1()
f1()

# 在调用f1的过程中，又调用f2，而在调用f2的过程中又调用f1，这就是间接调用函数f1本身
def f1():
    print('from f1')
    f2()
def f2():
    print('from f2')
    f1()
f1()

从上图可以看出，两种情况下的递归调用都是一个无限循环的过程，但在python对函数的递归调用的深度做了限制，
因而并不会像大家所想的那样进入无限循环，会抛出异常，要避免出现这种情况，就必须让递归调用在满足某个特定条件下终止。
1）可以使用sys.getrecursionlimit()去查看递归深度，默认值为1000，虽然可以使用
sys.setrecursionlimit()去设定该值，但仍受限于主机操作系统栈大小的限制
2）python不是一门函数式编程语言，无法对递归进行尾递归优化。

# 一段代码的循环运行的方案有两种
# 方式一：while、for循环
while True:
    print(1111)
    print(2222)

# 方式二：递归的本质就是循环：
def f1():
    print(111)
    print(222)
    f1()
f1()

2、需要强调的一点是：
递归调用不应该无限的调用下去，必须在满足某种条件结束递归

def func(n):
    if n == 10:
        return
    print(n)
    n += 1
    func(n)
func(0)

3、递归的两个阶段
回溯：一层一层调用下去
递推：满足某种结束条件，结束递归调用，然后一层一层返回

# 例：问了五个人，第五的一个人说收入比第四的一个人高1000元，第一个人的收入3000元
def salary(n):
    if n == 1:
        return 3000
    return salary(n - 1) + 1000
res = salary(3)
print(res)
# 5000

4、递归的应用

l = [[1, 2], 3, [4, [5, [6, 7]]]]
def foo(items):
    for i in items:  # for循环相当于自带了一个return
        if type(i) is list:
            # 如果是列表，应该再循环、再判断，即重新运行本身的代码
            foo(i)
        else:
            print(i, end=' ')
foo(l)  # 打印结果1 2 3 4 5 6 7

使用递归，我们只需要分析出要重复执行的代码逻辑，然后提取进入下一次递归调用的条件或者说递归结束的条件即可，代码实现起来简洁清晰

五 算法之二分法

算法：是高效解决问题的方法

需求：有一个按照从小到大顺序排列的数字列表
       需要从该数字列表中找到我们想要的那个一个数字
       如何做更高效

nums = [1, 2, 3, 5, 7, 22, 33, 34]
find_num = 7

# 方案一：整体遍历效率太低
for num in nums:
    if num == find_num:
        print('find it')
        break

# 方案二：二分法
# 找中间值mid_num
nums = [1, 2, 3, 5, 7, 22, 33, 34]
def binary_num(find_num, l):
    print(l)

    mid_index = len(l) // 2
    if len(l) == 0:
        print('num not in list')
        return
    if find_num > l[mid_index]:
        # 接下来查找列表右半部分
        # 列表1=列表切右半部分
        l = l[mid_index + 1:]
        binary_num(find_num, l)
    elif find_num < l[mid_index]:
        # 接下来查找列表左半部分
        l = l[:mid_index]
        binary_num(find_num, l)
    else:
        print('find it')
binary_num(33, nums)

六 匿名函数

1、def用于定义有名函数

#  func=函数的内存地址
def func(x, y):
    return x + y

2、lamdab用于定义匿名函数

lambda x, y: x + y  # x+y前的return省略
print(func)  # <function func at 0x000001D758E27430>
print(lambda x, y: x + y)  # <function <lambda> at 0x000001D758E271F0>

3、调用匿名函数

# 方式一：
(lambda x, y: x + y)(1, 2)  # 调用,内存地址的调用
res = (lambda x, y: x + y)(1, 2)  # 返回值
print(res)
# 3

# 方式二：
func = lambda x, y: x + y  # “匿名”的本质就是要没有名字，所以此处为匿名函数指定名字是没有意义的
res = func(1, 2)
print(res)
# 3

4、匿名用于临时调用一次的场景：更多的是将匿名与其他函数配合使用
匿名函数与有名函数有相同的作用域，但是匿名意味着引用计数为0，使用一次就释放（垃圾回收机制），
所以匿名函数用于临时使用一次的场景，匿名函数通常与其他函数配合使用。
5、匿名函数使用

salaries = {
    'siry': 3000,
    'tom': 7000,
    'lili': 10000,
    'jack': 2000
}

# 要想取得薪水的最大值和最小值，我们可以使用内置函数max和min

def func(k):
    return salaries[k]
# 函数max会迭代字典salaries，每取出一个“人名”就会当做参数传给指定的匿名函数，然后将匿名函数的返回值当做比较依据，
# 最终返回薪资最高的那个人的名字

res = max(salaries, key=func)  # 返回值=func('siry')
print(res)

# 用匿名函数替换
res = max(salaries, key=lambda k: salaries[k])  # max(salaries,key=lambda k:salaries[k],reverse=True),排序反过来。
print(res)
# lili
res = min(salaries, key=lambda k: salaries[k])
print(res)
# jack

# -------sorted
# 同理，我们直接对字典进行排序，默认也是按照字典的键去排序的
res = sorted(salaries)
print(res)
# ['jack', 'lili', 'siry', 'tom']

# 按值排序,按照值得从小到大，得到一个键的列表
res = sorted(salaries, key=lambda k: salaries[k])
print(res)
# ['jack', 'siry', 'tom', 'lili']

# ------函数map
array = [1, 2, 3, 4, 5]
res = map(lambda x: x ** 2, array)
# map会依次迭代array，得到的值依次传给匿名函数（也可以是有名函数），而map函数得到的结果仍然是迭代器。
print(res)
# <map object at 0x1033f45f8>
print(list(res))    # 使用list可以依次迭代res，取得的值作为列表元素
# [1, 4, 9, 16, 25]

# ------函数array
对array进行合并操作，比如求和运算，这就用到了reduce函数reduce函数可以接收三个参数，一个是函数，
第二个是可迭代对象，第三个是初始值# reduce在python2中是内置函数，在python3中则被集成到模块functools中，需要导入才能使用
>>> from functools import reduce 
>>> res=reduce(lambda x,y:x+y,array)
>>> res
15解析：1 没有初始值，reduce函数会先迭代一次array得到的值作为初始值，
作为第一个值数传给x，然后继续迭代一次array得到的值作为第二个值传给y，
运算的结果为32 将上一次reduce运算的结果作为第一个值传给x，然后迭代一次array得到的结果作为第二个值传给y，
依次类推，知道迭代完array的所有元素，得到最终的结果15也可以为reduce指定初始值
>>> res=reduce(lambda x,y:x+y,array,100)

>>> res
115要求三：对array进行过滤操作，这就用到了filter函数，比如过滤出大于3的元素
>>> res=filter(lambda x:x>3,array)
解析：filter函数会依次迭代array，得到的值依次传给匿名函数，如果匿名函数的返回值为真，则过滤出该元素，而filter函数得到的结果仍然是迭代器。
>>> list(res) 
[4, 5]

提示：我们介绍map、filter、reduce只是为了带大家了解函数式编程的大致思想，
在实际开发中，我们完全可以用列表生成式或者生成器表达式来实现三者的功能。

七 面向过程编程

编程思想/范式

面向过程的编程思想：
  核心是“过程”二字，过程既流程，指的是做事的步骤：先什么，再什么，后干什么
  基于该思想编写程序就好比在设计一条流水线

优点：复杂的问题流程化、进而简单化
缺点：扩展性非常差

面向过程的编程思想应用场景解析：
1、不是所有的软件都需要频繁更迭：比如编写脚本
2、即便是一个软件需要频繁更迭，也并代表这个软件所有的组成部分都是需要一起更迭