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Slice、Iteration、List generation、Generator

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L = []
n = 1
while n <= 99:
L.append(n)
n = n + 2

1. Slice

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>>> L = ['Michael', 'Sarah', 'Tracy', 'Bob', 'Jack']
>>> L[1:3]
['Sarah', 'Tracy']
>>> L[-2:]
['Bob', 'Jack']
>>> L = range(100)
>>> L
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99]
>>> L[:10:2]
[0, 2, 4, 6, 8]
>>> L[::5]
[0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95]
>>>

tuple也是一种list,唯一区别是tuple不可变。因此,tuple也可以用切片操作,只是操作的结果仍是tuple

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>>> (0, 1, 2, 3, 4, 5)[:3]
(0, 1, 2)

字符串'xxx'或Unicode字符串u'xxx'也可以看成是一种list,每个元素就是一个字符。因此,字符串也可以用切片操作,只是操作结果仍是字符串:

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>>> 'ABCDEFG'[:3]
'ABC'
>>> 'ABCDEFG'[::2]
'ACEG'

2. Iteration

只要是可迭代对象,无论有无下标,都可以迭代,比如dict就可以迭代

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for (i=0; i<list.length; i++) {
n = list[i];
}
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d = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}
for key in d:
print key
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>>> for ch in 'ABC':
... print ch
...
A
B
C

如何判断一个对象是可迭代对象呢?方法是通过collections模块Iterable类型判断:

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>>> 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

如果要对list实现类似Java那样的下标循环怎么办?Python内置的enumerate函数可以把一个list变成索引-元素对,这样就可以在for循环中同时迭代索引和元素本身:

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>>> for i, value in enumerate(['A', 'B', 'C']):
... print i, value
...
0 A
1 B
2 C

for循环里,同时引用了两个变量,在Python里是很常见

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>>> for x, y in [(1, 1), (2, 4), (3, 9)]:
... print x, y
...
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3. List Generation

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>>> [x * x for x in range(1, 11) if x % 2 == 0]
[4, 16, 36, 64, 100]

还可以使用两层循环,可以生成全排列:

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>>> [m + n for m in 'ABC' for n in 'XYZ']
['AX', 'AY', 'AZ', 'BX', 'BY', 'BZ', 'CX', 'CY', 'CZ']

运用列表生成式,可以写出非常简洁的代码。

例如,列出当前目录下的所有文件和目录名

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>>> import os # 导入os模块,模块的概念后面讲到
>>> [d for d in os.listdir('.')] # os.listdir可以列出文件和目录
['.emacs.d', '.ssh', '.Trash', 'Adlm', 'Applications', 'Desktop', 'Documents', 'Downloads', 'Library', 'Movies', 'Music', 'Pictures', 'Public', 'VirtualBox VMs', 'Workspace', 'XCode']

for循环其实可以同时使用两个甚至多个变量,比如dictiteritems()可以同时迭代key和value:

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>>> d = {'x': 'A', 'y': 'B', 'z': 'C' }
>>> for k, v in d.iteritems():
... print k, '=', v
...
y = B
x = A
z = C

列表生成式也可以使用两个变量来生成list:

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>>> d = {'x': 'A', 'y': 'B', 'z': 'C' }
>>> [k + '=' + v for k, v in d.iteritems()]
['y=B', 'x=A', 'z=C']

最后把一个list中所有的字符串变成小写:

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>>> L = ['Hello', 'World', 'IBM', 'Apple']
>>> [s.lower() for s in L]
['hello', 'world', 'ibm', 'apple']

小结

运用列表生成式,可以快速生成list,可以通过一个list推导出另一个list,而代码却十分简洁。

4. Generator

如果列表元素可以按照某种算法推算出来,那我们是否可以在循环的过程中不断推算出后续的元素呢?这样就不必创建完整的list,从而节省大量的空间。在Python中,这种一边循环一边计算的机制,称为生成器(Generator

要创建一个generator,有很多种方法。第一种方法很简单,只要把一个列表生成式的[]改成(),就创建了一个generator:

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>>> L = [x * x for x in range(10)]
>>> L
[0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]
>>> g = (x * x for x in range(10))
>>> g
<generator object <genexpr> at 0x104feab40>

generator 是一个可迭代的对象

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>>> g = (x * x for x in range(10))
>>> for n in g:
... print n
...
0
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16
25
36
49
64
81

斐波拉契数列

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def fib(max):
n, a, b = 0, 0, 1
while n < max:
print b
a, b = b, a + b
n = n + 1

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。

fib函数变成generator,只需要把 print b 改为 yield b 就可以了

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def fib(max):
n, a, b = 0, 0, 1
while n < max:
yield b
a, b = b, a + b
n = n + 1

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

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>>> fib(6)
<generator object fib at 0x104feaaa0>

函数是顺序执行,遇到return语句或者最后一行函数语句就返回。而变成generator的函数,在每次调用next()的时候执行,遇到yield语句返回,再次执行时从上次返回的yield 语句处继续执行。

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>>> def odd():
... print 'step 1'
... yield 1
... print 'step 2'
... yield 3
... print 'step 3'
... yield 5
...
>>> o = odd()
>>> o.next()
step 1
1
>>> o.next()
step 2
3
>>> o.next()
step 3
5
>>> o.next()
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
StopIteration

小结

generator是非常强大的工具,在Python中,可以简单地把列表生成式改成generator,也可以通过函数实现复杂逻辑的generator。

要理解generator的工作原理,它是在for循环的过程中不断计算出下一个元素,并在适当的条件结束for循环。对于函数改成的generator来说,遇到return语句或者执行到函数体最后一行语句,就是结束generator的指令,for循环随之结束。

Reference