怎么高效寫Python循環(huán)

本篇內(nèi)容主要講解“怎么高效寫Python循環(huán)”，感興趣的朋友不妨來(lái)看看。本文介紹的方法操作簡(jiǎn)單快捷，實(shí)用性強(qiáng)。下面就讓小編來(lái)帶大家學(xué)習(xí)“怎么高效寫Python循環(huán)”吧!

0 前言

說(shuō)到處理循環(huán)，我們習(xí)慣使用for, while等，比如依次打印每個(gè)列表中的字符：

lis = ['I', 'love', 'python']  for i in lis:      print(i)  I  love  python

在打印內(nèi)容字節(jié)數(shù)較小時(shí)，全部載入內(nèi)存后，再打印，沒(méi)有問(wèn)題?？墒?，如果現(xiàn)在有成千上百萬(wàn)條車輛行駛軌跡，叫你分析出其中每個(gè)客戶的出行規(guī)律，堵車情況等，假如是在單機(jī)上處理這件事。

你可能首先要面臨，也可能被你忽視，最后代碼都寫好后，才可能暴露出的一個(gè)問(wèn)題:outofmemory, 這在實(shí)際項(xiàng)目中經(jīng)常遇到。

這個(gè)問(wèn)題提醒我們，處理數(shù)據(jù)時(shí)，如何寫出高效利用內(nèi)存的程序，就顯得很重要。今天，我們就來(lái)探討如何高效利用內(nèi)存，節(jié)省內(nèi)存同時(shí)還能把事情辦好。

其實(shí)，Python已經(jīng)準(zhǔn)備好一個(gè)模塊專門用來(lái)處理這件事，它就是 itertools 模塊，這里面幾個(gè)函數(shù)的功能其實(shí)很好理解。

我不打算籠統(tǒng)的介紹它們所能實(shí)現(xiàn)的功能，而是想分析這些功能背后的實(shí)現(xiàn)代碼，它們?nèi)绾巫龅礁咝Ч?jié)省內(nèi)存的，Python內(nèi)核的貢獻(xiàn)者們又是如何寫出一手漂亮的代碼的，這很有趣，不是嗎？

OK，let's go. Hope you enjoy the journey!

1 拼接元素

itertools 中的chain 函數(shù)實(shí)現(xiàn)元素拼接，原型如下，參數(shù)*表示個(gè)數(shù)可變的參數(shù)

chain(iterables)

應(yīng)用如下：

In [33]: list(chain(['I','love'],['python'],['very', 'much']))  Out[33]: ['I', 'love', 'python', 'very', 'much']

哇，不能再好用了，它有點(diǎn)join的味道，但是比join強(qiáng)，它的重點(diǎn)在于參數(shù)都是可迭代的實(shí)例。

那么，chain如何實(shí)現(xiàn)高效節(jié)省內(nèi)存的呢？chain大概的實(shí)現(xiàn)代碼如下：

def chain(*iterables):      for it in iterables:          for element in it:              yield element

以上代碼不難理解，chain本質(zhì)返回一個(gè)生成器，所以它實(shí)際上是一次讀入一個(gè)元素到內(nèi)存，所以做到最高效地節(jié)省內(nèi)存。

2 逐個(gè)累積

返回列表的累積匯總值，原型：

accumulate(iterable[, func, *, initial=None])

應(yīng)用如下：

In [36]: list(accumulate([1,2,3,4,5,6],lambda x,y: x*y))  Out[36]: [1, 2, 6, 24, 120, 720]

accumulate大概的實(shí)現(xiàn)代碼如下：

def accumulate(iterable, func=operator.add, *, initial=None):      it = iter(iterable)      total = initial      if initial is None:          try:              total = next(it)          except StopIteration:              return      yield total      for element in it:          total = func(total, element)          yield total

以上代碼，你還好嗎？與chain簡(jiǎn)單的yield不同，此處稍微復(fù)雜一點(diǎn)，yield有點(diǎn)像return，所以 yield total那行直接就返回一個(gè)元素，也就是iterable的第一個(gè)元素，因?yàn)槿魏螘r(shí)候這個(gè)函數(shù)返回的第一個(gè)元素就是它的第一個(gè)。又因?yàn)閥ield返回的是一個(gè)generator對(duì)象，比如名字gen，所以next(gen)時(shí)，代碼將會(huì)執(zhí)行到 for element in it:這行，而此時(shí)的迭代器it 已經(jīng)指到iterable的第二個(gè)元素，OK，相信你懂了！

3 漏斗篩選

它是compress 函數(shù)，功能類似于漏斗功能，所以我稱它為漏斗篩選，原型：

compress(data, selectors)

In [38]: list(compress('abcdefg',[1,1,0,1]))  Out[38]: ['a', 'b', 'd']

容易看出，compress返回的元素個(gè)數(shù)等于兩個(gè)參數(shù)中較短的列表長(zhǎng)度。

它的大概實(shí)現(xiàn)代碼：

def compress(data, selectors):      return (d for d, s in zip(data, selectors) if s)

這個(gè)函數(shù)非常好用

4 段位篩選

掃描列表，不滿足條件處開(kāi)始往后保留，原型如下：

dropwhile(predicate, iterable)

應(yīng)用例子：

In [39]: list(dropwhile(lambda x: x<3,[1,0,2,4,1,1,3,5,-5]))  Out[39]: [4, 1, 1, 3, 5, -5]

實(shí)現(xiàn)它的大概代碼如下：

def dropwhile(predicate, iterable):      iteriterable = iter(iterable)      for x in iterable:          if not predicate(x):              yield x              break      for x in iterable:          yield x

5 段位篩選2

掃描列表，只要滿足條件就從可迭代對(duì)象中返回元素，直到不滿足條件為止，原型如下：

takewhile(predicate, iterable)

應(yīng)用例子：

In [43]: list(takewhile(lambda x: x<5, [1,4,6,4,1]))  Out[43]: [1, 4]

實(shí)現(xiàn)它的大概代碼如下：

def takewhile(predicate, iterable):      for x in iterable:          if predicate(x):              yield x          else:              break #立即返回

6 次品篩選

掃描列表，只要不滿足條件都保留，原型如下：

dropwhile(predicate, iterable)

應(yīng)用例子：

In [40]: list(filterfalse(lambda x: x%2==0, [1,2,3,4,5,6]))  Out[40]: [1, 3, 5]

實(shí)現(xiàn)它的大概代碼如下：

def dropwhile(predicate, iterable):      iteriterable = iter(iterable)      for x in iterable:          if not predicate(x):              yield x              break      for x in iterable:          yield x

7 切片篩選

Python中的普通切片操作，比如：

lis = [1,3,2,1]  lis[:1]

它們的缺陷還是lis 必須全部載入內(nèi)存，所以更節(jié)省內(nèi)存的操作islice，原型如下：

islice(iterable, start, stop[, step])

應(yīng)用例子：

In [41]: list(islice('abcdefg',1,4,2))  Out[41]: ['b', 'd']

實(shí)現(xiàn)它的大概代碼如下：

def islice(iterable, *args):      s = slice(*args)      start, stop, sstep = s.start or 0, s.stop or sys.maxsize, s.step or 1      it = iter(range(start, stop, step))      try:          nextnexti = next(it)      except StopIteration:          for i, element in zip(range(start), iterable):              pass          return      try:          for i, element in enumerate(iterable):              if i == nexti:                  yield element                  nextnexti = next(it)      except StopIteration:          for i, element in zip(range(i + 1, stop), iterable):              pass

巧妙利用生成器迭代結(jié)束時(shí)會(huì)拋出異常StopIteration，做一些邊界處理的事情。

8 細(xì)胞分裂

tee函數(shù)類似于我們熟知的細(xì)胞分裂，它能復(fù)制原迭代器n個(gè)，原型如下：

tee(iterable, n=2)

應(yīng)用如下，可以看出復(fù)制出的兩個(gè)迭代器是獨(dú)立的

a = tee([1,4,6,4,1],2)  In [51]: next(a[0])  Out[51]: 1  In [52]: next(a[1])  Out[52]: 1

實(shí)現(xiàn)它的代碼大概如下：

def tee(iterable, n=2):      it = iter(iterable)      deques = [collections.deque() for i in range(n)]      def gen(mydeque):          while True:              if not mydeque:                        try:                      newval = next(it)                     except StopIteration:                      return                  for d in deques:                           d.append(newval)              yield mydeque.popleft()      return tuple(gen(d) for d in deques)

tee 實(shí)現(xiàn)內(nèi)部使用一個(gè)隊(duì)列類型deques，起初生成空隊(duì)列，向復(fù)制出來(lái)的每個(gè)隊(duì)列中添加元素newval, 同時(shí)yield 當(dāng)前被調(diào)用的mydeque中的最左元素。

9 map變體

starmap可以看做是map的變體，它能更加節(jié)省內(nèi)存，同時(shí)iterable的元素必須也為可迭代對(duì)象，原型如下：

starmap(function, iterable)

應(yīng)用它：

In [63]: list(starmap(lambda x,y: str(x)+'-'+str(y), [('a',1),('b',2),('c',3)]))  Out[63]: ['a-1', 'b-2', 'c-3']

starmap的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)如下：

def starmap(function, iterable):      for args in iterable:          yield function(*args)

10 復(fù)制元素

repeat實(shí)現(xiàn)復(fù)制元素n次，原型如下：

repeat(object[, times])

應(yīng)用如下：

In [66]: list(repeat(6,3))  Out[66]: [6, 6, 6]  In [67]: list(repeat([1,2,3],2))  Out[67]: [[1, 2, 3], [1, 2, 3]]

它的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)大概如下：

def repeat(object, times=None):      if times is None:# 如果times不設(shè)置，將一直repeat下去          while True:               yield object      else:          for i in range(times):              yield object

11 笛卡爾積

笛卡爾積實(shí)現(xiàn)的效果同下：

((x,y) for x in A for y in B)

所以，笛卡爾積的實(shí)現(xiàn)效果如下：

In [68]: list(product('ABCD', 'xy'))  Out[68]:  [('A', 'x'),   ('A', 'y'),   ('B', 'x'),   ('B', 'y'),   ('C', 'x'),   ('C', 'y'),   ('D', 'x'),   ('D', 'y')]

它的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)：

def product(*args, repeat=1):      pools = [tuple(pool) for pool in args] * repeat      result = [[]]      for pool in pools:          result = [x+[y] for x in result for y in pool]      for prod in result:          yield tuple(prod)

12 加強(qiáng)版zip

組合值。若可迭代對(duì)象的長(zhǎng)度未對(duì)齊，將根據(jù) fillvalue 填充缺失值，注意：迭代持續(xù)到耗光最長(zhǎng)的可迭代對(duì)象，效果如下：

In [69]: list(zip_longest('ABCD', 'xy', fillvalue='-'))  Out[69]: [('A', 'x'), ('B', 'y'), ('C', '-'), ('D', '-')]

它的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)：

def zip_longest(*args, fillvalue=None):      iterators = [iter(it) for it in args]      num_active = len(iterators)      if not num_active:          return      while True:          values = []          for i, it in enumerate(iterators):              try:                  value = next(it)              except StopIteration:                  num_active -= 1                  if not num_active:                      return                  iterators[i] = repeat(fillvalue)                  value = fillvalue              values.append(value)          yield tuple(values)

它里面使用repeat，也就是在可迭代對(duì)象的長(zhǎng)度未對(duì)齊時(shí)，根據(jù) fillvalue 填充缺失值。理解上面代碼的關(guān)鍵是迭代器對(duì)象(iter)，next方法的特殊性：I

n [74]: for i, it in enumerate([iter([1,2,3]),iter(['x','y'])]):      ...:     print(next(it))      #輸出：      1      x

到此，相信大家對(duì)“怎么高效寫Python循環(huán)”有了更深的了解，不妨來(lái)實(shí)際操作一番吧！這里是億速云網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！