Python迭代器工具包【推荐】

0x01 介绍了迭代器的概念，即定义了 __iter__() 和 __next__() 方法的对象，或者通过 yield 简化定义的“可迭代对象”，而在一些函数式编程语言(见 0x02 Python 中的函数式编程)中，类似的迭代器常被用于产生特定格式的列表(或序列)，这时的迭代器更像是一种数据结构而非函数(当然在一些函数式编程语言中，这两者并无本质差异)。Python 借鉴了 APL, Haskell, and SML 中的某些迭代器的构造方法，并在 itertools 中实现(该模块是通过 C 实现，源代码：/Modules/itertoolsmodule.c)。

　　itertools 模块提供了如下三类迭代器构建工具：

　　无限迭代

　　整合两序列迭代

　　组合生成器

　　1. 无限迭代

　　所谓无限(infinite)是指如果你通过 for...in... 的语法对其进行迭代，将陷入无限循环，包括：　　

count(start, [step])
　　cycle(p)
　　repeat(elem [,n])

　　从名字大概可以猜出它们的用法，既然说是无限迭代，我们自然不会想要将其所有元素依次迭代取出，而通常是结合 map/zip 等方法，将其作为一个取之不尽的数据仓库，与有限长度的可迭代对象进行组合操作：　　

from itertools import cycle, count, repeat
print(count.__doc__)
　　count(start=0, step=1) --> count object
　　Return a count object whose .__next__() method returns consecutive values.
　　Equivalent to:
　　def count(firstval=0, step=1):
　　x = firstval
　　while 1:
　　yield x
　　x += step
　　counter = count()
　　print(next(counter))
  print(next(counter))
　　print(list(map(lambda x, y: x+y, range(10), counter)))
　　odd_counter = map(lambda x: 'Odd#{}'.format(x), count(1, 2))
  print(next(odd_counter))
　　print(next(odd_counter))
　　0
　　1
　　[2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20]
　　Odd#1
　　Odd#3
　　print(cycle.__doc__)
　　cycle(iterable) --> cycle object
　　Return elements from the iterable until it is exhausted.
　　Then repeat the sequence indefinitely.
　　cyc = cycle(range(5))
　　print(list(zip(range(6), cyc)))
　　print(next(cyc))
　　print(next(cyc))
　　[(0, 0), (1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 0)]
　　1
　　2
　　print(repeat.__doc__)
　　repeat(object [,times]) -> create an iterator which returns the object
　　for the specified number of times. If not specified, returns the object
　　endlessly.
　　print(list(repeat('Py', 3)))
　　rep = repeat('p')
　　print(list(zip(rep, 'y'*3)))
　　['Py', 'Py', 'Py']
　　[('p', 'y'), ('p', 'y'), ('p', 'y')]

　　2. 整合两序列迭代

　　所谓整合两序列，是指以两个有限序列为输入，将其整合操作之后返回为一个迭代器，最为常见的 zip 函数就属于这一类别，只不过 zip 是内置函数。这一类别完整的方法包括：　

　accumulate()
　　chain()/chain.from_iterable()
　　compress()
　　dropwhile()/filterfalse()/takewhile()
　　groupby()
　　islice()
　　starmap()
　　tee()
　　zip_longest()

　　这里就不对所有的方法一一举例说明了，如果想要知道某个方法的用法，基本通过 print(method.__doc__) 就可以了解，毕竟 itertools 模块只是提供了一种快捷方式，并没有隐含什么深奥的算法。这里只对下面几个我觉得比较有趣的方法进行举例说明。　　

from itertools import cycle, compress, islice, takewhile, count
　　# 这三个方法(如果使用恰当)可以限定无限迭代
　　# print(compress.__doc__)
　　print(list(compress(cycle('PY'), [1, 0, 1, 0])))
　　# 像操作列表 l[start:stop:step] 一样操作其它序列
　　# print(islice.__doc__)
　　print(list(islice(cycle('PY'), 0, 2)))
　　# 限制版的 filter
　　# print(takewhile.__doc__)
　　print(list(takewhile(lambda x: x < 5, count())))
　　['P', 'P']
　　['P', 'Y']
　　[0, 1, 2, 3, 4]
　　from itertools import groupby
　　from operator import itemgetter
　　print(groupby.__doc__)
　　for k, g in groupby('AABBC'):
　　print(k, list(g))
　　db = [dict(name='python', script=True),
　　dict(name='c', script=False),
　　dict(name='c++', script=False),
　　dict(name='ruby', script=True)]
　　keyfunc = itemgetter('script')
　　db2 = sorted(db, key=keyfunc) # sorted by `script'
　　for isScript, langs in groupby(db2, keyfunc):
　　print(', '.join(map(itemgetter('name'), langs)))
　　groupby(iterable[, keyfunc]) -> create an iterator which returns
　　(key, sub-iterator) grouped by each value of key(value).
　　A ['A', 'A']
　　B ['B', 'B']
　　C ['C']
　　c, c++
　　python, ruby
　　from itertools import zip_longest
　　# 内置函数 zip 以较短序列为基准进行合并，
　　# zip_longest 则以最长序列为基准，并提供补足参数 fillvalue
　　# Python 2.7 中名为 izip_longest
　　print(list(zip_longest('ABCD', '123', fillvalue=0)))
　　[('A', '1'), ('B', '2'), ('C', '3'), ('D', 0)]

　　3. 组合生成器

　　关于生成器的排列组合：　

product(*iterables, repeat=1)：两输入序列的笛卡尔乘积
　　permutations(iterable, r=None)：对输入序列的完全排列组合
　　combinations(iterable, r)：有序版的排列组合
　　combinations_with_replacement(iterable, r)：有序版的笛卡尔乘积
　　from itertools import product, permutations, combinations, combinations_with_replacement
　　print(list(product(range(2), range(2))))
　　print(list(product('AB', repeat=2)))
　　[(0, 0), (0, 1), (1, 0), (1, 1)]
　　[('A', 'A'), ('A', 'B'), ('B', 'A'), ('B', 'B')]
　　print(list(combinations_with_replacement('AB', 2)))
　　[('A', 'A'), ('A', 'B'), ('B', 'B')]
　　# 赛马问题：4匹马前2名的排列组合(A^4_2)
　　print(list(permutations('ABCDE', 2)))
　　[('A', 'B'), ('A', 'C'), ('A', 'D'), 
 ('A', 'E'), ('B', 'A'), ('B', 'C'), 
 ('B', 'D'), ('B', 'E'), ('C', 'A'), 
 ('C', 'B'), ('C', 'D'), ('C', 'E'), 
 ('D', 'A'), ('D', 'B'), ('D', 'C'), 
 ('D', 'E'), ('E', 'A'), ('E', 'B'), ('E', 'C'), ('E', 'D')]
　　# 彩球问题：4种颜色的球任意抽出2个的颜色组合(C^4_2)
　　print(list(combinations('ABCD', 2)))
　　[('A', 'B'), ('A', 'C'), ('A', 'D'), ('B', 'C'), ('B', 'D'), ('C', 'D')]