Python中itertools模块如何使用

2023-05-28 17:26:51 python 模块如何使用

itertools — 为高效循环而创建迭代器的函数

accumulate(iterable: Iterable, func: None, initial:None)

iterable：需要操作的可迭代对象

func：对可迭代对象需要操作的函数，必须包含两个参数

initial: 累加的开始值

当使用func对可迭代对象进行双目运算时，需要提供两个参数。返回的是迭代器，与这个方法类似的就是functools下的reduce，reduce和accumulate都是累计进行操作，不同的是reduce只会返回最后的元素，而accumulate会显示所有的元素，包含中间的元素，对比如下：

区别	reduce	accumulate
返回值	返回的是一个元素	返回的是一个迭代器（包含中间处理的元素）
所属模块	functools	itertools
性能	略差	比reduce好一些
初始值	可以设置初始值	可以设置初始值

import time
from itertools import accumulate
from functools import reduce

l_data = [1, 2, 3, 4]
data = accumulate(l_data, lambda x, y: x + y, initial=2)
print(list(data))
start = time.time()
for i in range(100000):
    data = accumulate(l_data, lambda x, y: x + y, initial=2)
print(time.time() - start)
start = time.time()
for i in range(100000):
    data = reduce(lambda x, y: x + y, l_data)
print(time.time() - start)
#输出
[2, 3, 5, 8, 12]
0.027924537658691406
0.03989362716674805

由上述结果可知，accumulate比reduce性能稍好一些，而且还能输出中间的处理过程。

chain(*iterables)

iterables:接收多个可迭代对象

依次返回多个迭代对象的元素，返回的是一个迭代器,对于字典输出元素时，默认会输出字典的key

from itertools import chain
import time

list_data = [1, 2, 3]
dict_data = {"a": 1, "b": 2}
set_data = {4, 5, 6}
print(list(chain(list_data, dict_data, set_data)))

list_data = [1, 2, 3]
list_data2 = [4, 5, 6]

start = time.time()
for i in range(100000):
    chain(list_data, list_data2)
print(time.time() - start)

start = time.time()
for i in range(100000):
    list_data.extend(list_data2)
print(time.time() - start)
#输出
[1, 2, 3, 'a', 'b', 4, 5, 6]
0.012955427169799805
0.013965129852294922

combinations(iterable: Iterable, r)

iterable:需要操作的可迭代对象

r: 抽取的子序列元素的个数

操作可迭代对象，根据所需抽取的子序列个数返回子序列，子序列中的元素也是有序、不可重复并且是以元组的形式呈现的。

from itertools import combinations


data = range(5)
print(tuple(combinations(data, 2)))
str_data = "asdfgh"
print(tuple(combinations(str_data, 2)))
#输出
((0, 1), (0, 2), (0, 3), (0, 4), (1, 2), (1, 3), (1, 4), (2, 3), (2, 4), (3, 4))
(('a', 's'), ('a', 'd'), ('a', 'f'), ('a', 'g'), ('a', 'h'), ('s', 'd'), ('s', 'f'), ('s', 'g'), ('s', 'h'), ('d', 'f'), ('d', 'g'), ('d', 'h'), ('f', 'g'), ('f', 'h'), ('g', 'h'))

combinations_with_replacement(iterable: Iterable, r)

与上述的combinations(iterable: Iterable, r)类似，不过区别在于，combinations_with_replacement的子序列的元素可以重复，也是有序的，具体如下：

from itertools import combinations_with_replacement


data = range(5)
print(tuple(combinations_with_replacement(data, 2)))
str_data = "asdfgh"
print(tuple(combinations_with_replacement(str_data, 2)))
#输出
((0, 0), (0, 1), (0, 2), (0, 3), (0, 4), (1, 1), (1, 2), (1, 3), (1, 4), (2, 2), (2, 3), (2, 4), (3, 3), (3, 4), (4, 4))
(('a', 'a'), ('a', 's'), ('a', 'd'), ('a', 'f'), ('a', 'g'), ('a', 'h'), ('s', 's'), ('s', 'd'), ('s', 'f'), ('s', 'g'), ('s', 'h'), ('d', 'd'), ('d', 'f'), ('d', 'g'), ('d', 'h'), ('f', 'f'), ('f', 'g'), ('f', 'h'), ('g', 'g'), ('g', 'h'), ('h', 'h'))

compress(data: Iterable, selectors: Iterable)

data:需要操作的可迭代对象

selectors:判断真值的可迭代对象，不能时str，最好是列表、元组、之类的

根据selectors中的元素是否为true来输出data中对应索引的元素，以最短的为准，返回一个迭代器。

from itertools import compress


data = "asdfg"
list_data = [1, 0, 0, 0, 1, 4]
print(list(compress(data, list_data)))
#输出
['a', 'g']

count(start, step)

start: 开始的元素

step: 自开始元素增长的步长

生成一个递增的迭代器，其起点为start，递增步长为给定值，不会立即生成所有元素，推荐使用next()方法进行元素的递归获取。

from itertools import count


c = count(start=10, step=20)
print(next(c))
print(next(c))
print(next(c))
print(next(c))
print(c)
#输出
10
30
50
70
count(90, 20)

cycle(iterable)

iterable：需要循环输出的可迭代对象

返回一个迭代器，循环输出可迭代对象的元素。于count一样，最好不要将结果转换为可迭代对象，因为是循环，所以建议使用next()或者for循环获取元素。

from itertools import cycle

a = "asdfg"
data = cycle(a)
print(next(data))
print(next(data))
print(next(data))
print(next(data))
#输出
a
s
d
f

dropwhile(predicate, iterable)

predicate:是否舍弃元素的标准

iterable: 可迭代对象

通过对predicate的计算结果进行筛选，返回一个迭代器，在这个迭代器中舍弃那些计算结果为True的元素。无论后面的元素是True还是False，在predicate为False时都会输出。

from itertools import dropwhile


list_data = [1, 2, 3, 4, 5]
print(list(dropwhile(lambda i: i < 3, list_data)))
print(list(dropwhile(lambda x: x < 5, [1, 4, 6, 4, 1])))
#输出
[3, 4, 5]
[6, 4, 1]

filterfalse(predicate, iterable)

predicate:是否舍弃元素的标准

iterable: 可迭代对象

产生一个迭代器，在对每个元素执行操作前，判断其是否满足predicate条件。类似于filter方法，但是是filter的相反的.

import time
from itertools import filterfalse

print(list(filterfalse(lambda i: i % 2 == 0, range(10))))

start = time.time()
for i in range(100000):
    filterfalse(lambda i: i % 2 == 0, range(10))
print(time.time() - start)

start = time.time()
for i in range(100000):
    filter(lambda i: i % 2 == 0, range(10))
print(time.time() - start)
#输出
[1, 3, 5, 7, 9]
0.276653528213501
0.2768676280975342

由上述结果看出，filterfalse与filter性能相差不大

groupby(iterable, key=None)

iterable: 可迭代对象

key: 可选，需要对元素进行判断的条件, 默认为x == x。

返回一个迭代器,根据key返回连续的键和组（连续符合key条件的元素）。

注意使用groupby进行分组前需要对其进行排序。

from itertools import groupby


str_data = "babada"
for k, v in groupby(str_data):
    print(k, list(v))


str_data = "aaabbbcd"
for k, v in groupby(str_data):
    print(k, list(v))


def func(x: str):
    print(x)
    return x.isdigit()


str_data = "12a34d5"
for k, v in groupby(str_data, key=func):
    print(k, list(v))
#输出
b ['b']
a ['a']
b ['b']
a ['a']
d ['d']
a ['a']
a ['a', 'a', 'a']
b ['b', 'b', 'b']
c ['c']
d ['d']
1
2
a
True ['1', '2']
3
False ['a']
4
d
True ['3', '4']
5
False ['d']
True ['5']

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

iterable: 需要操作的可迭代对象

start：开始操作的索引位置

stop: 结束操作的索引位置

step: 步长

返回一个迭代器。类似于切片，但是其索引不支持负数。

from itertools import islice
import time

list_data = [1, 5, 4, 2, 7]
#学习中遇到问题没人解答？小编创建了一个Python学习交流群：725638078

start = time.time()
for i in range(100000):
    data = list_data[:2:]

print(time.time() - start)
start = time.time()
for i in range(100000):
    data = islice(list_data, 2)
print(time.time() - start)
print(list(islice(list_data, 1, 3)))
print(list(islice(list_data, 1, 4, 2)))
#输出
0.010963201522827148
0.01595783233642578
[5, 4]
[5, 2]

0.010963201522827148
0.01595783233642578
[5, 4]
[5, 2]

由上述结果可以看出，切片性能比islice性能稍好一些。

pairwise(iterable)

需要操作的可迭代对象

返回一个迭代器, 返回可迭代对象中的连续重叠对，少于两个返回空。

from itertools import pairwise

str_data = "asdfweffva"
list_data = [1, 2, 5, 76, 8]
print(list(pairwise(str_data)))
print(list(pairwise(list_data)))
#输出
[('a', 's'), ('s', 'd'), ('d', 'f'), ('f', 'w'), ('w', 'e'), ('e', 'f'), ('f', 'f'), ('f', 'v'), ('v', 'a')]
[(1, 2), (2, 5), (5, 76), (76, 8)]

permutations(iterable, r=None)

iterable：需要操作的可迭代对象

r: 抽取的子序列

与combinations类似，都是抽取可迭代对象的子序列，不过，permutations是不可重复,无序的，与combinations_with_replacement刚好相反。

from itertools import permutations


data = range(5)
print(tuple(permutations(data, 2)))
str_data = "asdfgh"
print(tuple(permutations(str_data, 2)))
#输出
((0, 1), (0, 2), (0, 3), (0, 4), (1, 0), (1, 2), (1, 3), (1, 4), (2, 0), (2, 1), (2, 3), (2, 4), (3, 0), (3, 1), (3, 2), (3, 4), (4, 0), (4, 1), (4, 2), (4, 3))
(('a', 's'), ('a', 'd'), ('a', 'f'), ('a', 'g'), ('a', 'h'), ('s', 'a'), ('s', 'd'), ('s', 'f'), ('s', 'g'), ('s', 'h'), ('d', 'a'), ('d', 's'), ('d', 'f'), ('d', 'g'), ('d', 'h'), ('f', 'a'), ('f', 's'), ('f', 'd'), ('f', 'g'), ('f', 'h'), ('g', 'a'), ('g', 's'), ('g', 'd'), ('g', 'f'), ('g', 'h'), ('h', 'a'), ('h', 's'), ('h', 'd'), ('h', 'f'), ('h', 'g'))

product(*iterables, repeat=1)

iterables: 可迭代对象，可以为多个

repeat: 可迭代对象的重复次数，也就是复制的次数

返回迭代器。类比排列组合，生成笛卡尔积的可迭代对象。Product function is similar to zip function, but while zip matches elements one-to-one, product creates a one-to-many relationship.。

from itertools import product


list_data = [1, 2, 3]
list_data2 = [4, 5, 6]
print(list(product(list_data, list_data2)))
print(list(zip(list_data, list_data2)))

# 如下两个含义是一样的，都是将可迭代对象复制一份， 很方便的进行同列表的操作
print(list(product(list_data, repeat=2)))
print(list(product(list_data, list_data)))
# 同上述含义
print(list(product(list_data, list_data2, repeat=2)))
print(list(product(list_data, list_data2, list_data, list_data2)))
#输出
[(1, 4), (1, 5), (1, 6), (2, 4), (2, 5), (2, 6), (3, 4), (3, 5), (3, 6)]
[(1, 4), (2, 5), (3, 6)]
[(1, 1), (1, 2), (1, 3), (2, 1), (2, 2), (2, 3), (3, 1), (3, 2), (3, 3)]
[(1, 1), (1, 2), (1, 3), (2, 1), (2, 2), (2, 3), (3, 1), (3, 2), (3, 3)]
[(1, 4, 1, 4), (1, 4, 1, 5), (1, 4, 1, 6), (1, 4, 2, 4), (1, 4, 2, 5), (1, 4, 2, 6), (1, 4, 3, 4), (1, 4, 3, 5), (1, 4, 3, 6), (1, 5, 1, 4), (1, 5, 1, 5), (1, 5, 1, 6), (1, 5, 2, 4), (1, 5, 2, 5), (1, 5, 2, 6), (1, 5, 3, 4), (1, 5, 3, 5), (1, 5, 3, 6), (1, 6, 1, 4), (1, 6, 1, 5), (1, 6, 1, 6), (1, 6, 2, 4), (1, 6, 2, 5), (1, 6, 2, 6), (1, 6, 3, 4), (1, 6, 3, 5), (1, 6, 3, 6), (2, 4, 1, 4), (2, 4, 1, 5), (2, 4, 1, 6), (2, 4, 2, 4), (2, 4, 2, 5), (2, 4, 2, 6), (2, 4, 3, 4), (2, 4, 3, 5), (2, 4, 3, 6), (2, 5, 1, 4), (2, 5, 1, 5), (2, 5, 1, 6), (2, 5, 2, 4), (2, 5, 2, 5), (2, 5, 2, 6), (2, 5, 3, 4), (2, 5, 3, 5), (2, 5, 3, 6), (2, 6, 1, 4), (2, 6, 1, 5), (2, 6, 1, 6), (2, 6, 2, 4), (2, 6, 2, 5), (2, 6, 2, 6), (2, 6, 3, 4), (2, 6, 3, 5), (2, 6, 3, 6), (3, 4, 1, 4), (3, 4, 1, 5), (3, 4, 1, 6), (3, 4, 2, 4), (3, 4, 2, 5), (3, 4, 2, 6), (3, 4, 3, 4), (3, 4, 3, 5), (3, 4, 3, 6), (3, 5, 1, 4), (3, 5, 1, 5), (3, 5, 1, 6), (3, 5, 2, 4), (3, 5, 2, 5), (3, 5, 2, 6), (3, 5, 3, 4), (3, 5, 3, 5), (3, 5, 3, 6), (3, 6, 1, 4), (3, 6, 1, 5), (3, 6, 1, 6), (3, 6, 2, 4), (3, 6, 2, 5), (3, 6, 2, 6), (3, 6, 3, 4), (3, 6, 3, 5), (3, 6, 3, 6)]
[(1, 4, 1, 4), (1, 4, 1, 5), (1, 4, 1, 6), (1, 4, 2, 4), (1, 4, 2, 5), (1, 4, 2, 6), (1, 4, 3, 4), (1, 4, 3, 5), (1, 4, 3, 6), (1, 5, 1, 4), (1, 5, 1, 5), (1, 5, 1, 6), (1, 5, 2, 4), (1, 5, 2, 5), (1, 5, 2, 6), (1, 5, 3, 4), (1, 5, 3, 5), (1, 5, 3, 6), (1, 6, 1, 4), (1, 6, 1, 5), (1, 6, 1, 6), (1, 6, 2, 4), (1, 6, 2, 5), (1, 6, 2, 6), (1, 6, 3, 4), (1, 6, 3, 5), (1, 6, 3, 6), (2, 4, 1, 4), (2, 4, 1, 5), (2, 4, 1, 6), (2, 4, 2, 4), (2, 4, 2, 5), (2, 4, 2, 6), (2, 4, 3, 4), (2, 4, 3, 5), (2, 4, 3, 6), (2, 5, 1, 4), (2, 5, 1, 5), (2, 5, 1, 6), (2, 5, 2, 4), (2, 5, 2, 5), (2, 5, 2, 6), (2, 5, 3, 4), (2, 5, 3, 5), (2, 5, 3, 6), (2, 6, 1, 4), (2, 6, 1, 5), (2, 6, 1, 6), (2, 6, 2, 4), (2, 6, 2, 5), (2, 6, 2, 6), (2, 6, 3, 4), (2, 6, 3, 5), (2, 6, 3, 6), (3, 4, 1, 4), (3, 4, 1, 5), (3, 4, 1, 6), (3, 4, 2, 4), (3, 4, 2, 5), (3, 4, 2, 6), (3, 4, 3, 4), (3, 4, 3, 5), (3, 4, 3, 6), (3, 5, 1, 4), (3, 5, 1, 5), (3, 5, 1, 6), (3, 5, 2, 4), (3, 5, 2, 5), (3, 5, 2, 6), (3, 5, 3, 4), (3, 5, 3, 5), (3, 5, 3, 6), (3, 6, 1, 4), (3, 6, 1, 5), (3, 6, 1, 6), (3, 6, 2, 4), (3, 6, 2, 5), (3, 6, 2, 6), (3, 6, 3, 4), (3, 6, 3, 5), (3, 6, 3, 6)]

repeat(object[, times])

object：任意合法对象

times: 可选，object对象生成的次数, 当不传入times，则无限循环

返回一个迭代器，根据times重复生成object对象。

from itertools import repeat


str_data = "assd"
print(repeat(str_data))
print(list(repeat(str_data, 4)))


list_data = [1, 2, 4]
print(repeat(list_data))
print(list(repeat(list_data, 4)))

dict_data = {"a": 1, "b": 2}
print(repeat(dict_data))
print(list(repeat(dict_data, 4)))
#输出
repeat('assd')
['assd', 'assd', 'assd', 'assd']
repeat([1, 2, 4])
[[1, 2, 4], [1, 2, 4], [1, 2, 4], [1, 2, 4]]
repeat({'a': 1, 'b': 2})
[{'a': 1, 'b': 2}, {'a': 1, 'b': 2}, {'a': 1, 'b': 2}, {'a': 1, 'b': 2}]

starmap(function, iterable)

function: 作用域迭代器对象元素的函数

iterable: 可迭代对象

返回一个迭代器, 将函数作用与可迭代对象的所有元素（所有元素必须要是可迭代对象，即使只有一个值，也需要使用可迭代对象包裹，例如元组(1, )）中,与map函数类似；当function参数与可迭代对象元素一致时，使用元组代替元素，例如pow(a, b)，对应的是[(2,3), (3,3)]。

map与starmap的区别在于，map我们一般会操作一个function只有一个参数的情况，starmap可以操作function多个参数的情况。

from itertools import starmap


list_data = [1, 2, 3, 4, 5]
list_data2 = [(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5)]
list_data3 = [(1,), (2,), (3,), (4,), (5,)]

print(list(starmap(lambda x, y: x + y, list_data2)))
print(list(map(lambda x: x * x, list_data)))
print(list(starmap(lambda x: x * x, list_data)))
print(list(starmap(lambda x: x * x, list_data3)))
#输出
[2, 4, 6, 8, 10]
[1, 4, 9, 16, 25]
Traceback (most recent call last):
  File "c:Users	sDesktop2022.72022.7.22	est.py", line 65, in <module>
    print(list(starmap(lambda x: x * x, list_data)))
TypeError: 'int' object is not iterable

takewhile(predicate, iterable)

predicate：判断条件，为真就返回

iterable: 可迭代对象

当predicate为真时返回元素，需要注意的是，当第一个元素不为True时，则后面的无论结果如何都不会返回，找的前多少个为True的元素。

from itertools import takewhile
#学习中遇到问题没人解答？小编创建了一个Python学习交流群：725638078

list_data = [1, 5, 4, 6, 2, 3]
print(list(takewhile(lambda x: x > 0, list_data)))
print(list(takewhile(lambda x: x > 1, list_data)))

zip_longest(*iterables, fillvalue=None)

iterables：可迭代对象

fillvalue：当长度超过时，缺省值、默认值，默认为None

返回迭代器, 可迭代对象元素一一对应生成元组，当两个可迭代对象长度不一致时，会按照最长的有元素输出并使用fillvalue补充，是zip的反向扩展，zip为最小长度输出。

from itertools import zip_longest

list_data = [1, 2, 3]
list_data2 = ["a", "b", "c", "d"]
print(list(zip_longest(list_data, list_data2, fillvalue="-")))
print(list(zip_longest(list_data, list_data2)))
print(list(zip(list_data, list_data2)))

[(1, 'a'), (2, 'b'), (3, 'c'), ('-', 'd')]
[(1, 'a'), (2, 'b'), (3, 'c'), (None, 'd')]
[(1, 'a'), (2, 'b'), (3, 'c')]

总结

accumulate(iterable: Iterable, func: None, initial:None)：

进行可迭代对象元素的累计运算，可以设置初始值，类似于reduce，相比较reduce,accumulate可以输出中间过程的值，reduce只能输出最后结果，且accumulate性能略好于reduce。

chain(*iterables)

依次输出迭代器中的元素，不会循环输出，有多少输出多少。当输出字典元素时，默认会输出字典的键；而对于列表，则相当于使用extend函数。

combinations(iterable: Iterable, r)：

抽取可迭代对象的子序列，其实就是排列组合，不过只返回有序、不重复的子序列，以元组形式呈现。

combinations_with_replacement(iterable: Iterable, r)

类似于combinations，从可迭代对象中提取子序列，但是返回的子序列是无序且不重复的，以元组的形式呈现。

compress(data: Iterable, selectors: Iterable)

根据selectors中的元素是否为True或者False返回可迭代对象的合法元素，selectors为str时，都为True，并且只会决定长度。

count(start, step)：

从start开始安装step不断生成元素，是无限循环的，最好控制输出个数或者使用next(),send()等获取、设置结果

cycle(iterable)

循环输出可迭代对象的元素，相当于对chain函数进行无限循环。建议控制输出数据的数量，或使用next()、send()等函数获取或设置返回结果。

dropwhile(predicate, iterable)

根据predicate是否为False来返回可迭代器元素，predicate可以为函数，返回的是第一个False及之后的所有元素，不管后面的元素是否为True或者False。这个函数适用于舍弃迭代器或可迭代对象的开头部分，比如在写入文件时忽略文档注释

Python中itertools模块如何使用

filterfalse(predicate, iterable)

类似于filter方法，返回所有满足predicate条件的元素，作为一个可迭代对象。

groupby(iterable, key=None)

输出连续符合key要求的键值对，默认为x == x。

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

对可迭代对象进行切片，和普通切片类似，但是这个不支持负数。这种方法适用于迭代对象的切片，比如你需要获取文件中的某几行内容

pairwise(iterable)

返回连续的重叠对象（两个元素），少于两个元素返回空，不返回。

permutations(iterable, r=None)

从可迭代对象中抽取子序列，与combinations类似，不过抽取的子序列是无序、可重复。

product(*iterables, repeat=1)

输出可迭代对象的笛卡尔积，类似于排序组合，不可重复,是两个或者多个可迭代对象进行操作，当是一个可迭代对象时，则返回元素，以元组形式返回。

repeat(object[, times])

重复返回object对象，默认时无限循环

starmap(function, iterable)

批量操作可迭代对象中的元素，操作的可迭代对象中的元素必须也要是可迭代对象，与map类似，但是可以对类似于多元素的元组进行操作。

takewhile(predicate, iterable)

返回前多少个predicate为True的元素，如果第一个为False，则直接输出一个空。

Python中itertools模块如何使用

zip_longest(*iterables, fillvalue=None)

将可迭代对象中的元素一一对应，组成元组形式存储，与zip方法类似，不过zip是取最短的，而zip_longest是取最长的，缺少的使用缺省值。

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