python_fullstack基础(八)-迭代器&生成器

迭代器&生成器

一、可迭代的&迭代器

可迭代协议

①协议内容：内部实现了__iter__方法

②验证方法：dir()方法；使用dir()方法查看数据类型中的方法是否包含__iter__

③__iter__()方法的作用：可迭代的数据类型执行__iter__()方法后会生成一个迭代器对象

④例子：

print([1,2].__iter__())
# 结果
0x1024784a8>

迭代器协议

①迭代器的引出

"""
dir([1,2].__iter__())是列表迭代器中实现的所有方法，dir([1,2])是列表中实现的所有方法,
都是以列表的形式返回给我们的，为了看的更清楚，我们分别把他们转换成集合，然后取差集。
"""
#print(dir([1,2].__iter__()))
#print(dir([1,2]))
print(set(dir([1,2].__iter__()))-set(dir([1,2])))

结果：
{'__length_hint__', '__next__', '__setstate__'}

# 迭代器中多处的三个方法介绍
iter_l = [1,2,3,4,5,6].__iter__()

#获取迭代器中元素的长度
print(iter_l.__length_hint__())

#根据索引值指定从哪里开始迭代
print('*',iter_l.__setstate__(4))
#一个一个的取值
print('**',iter_l.__next__())
print('***',iter_l.__next__())

②协议内容：必须拥有__iter__方法和__next__方法

二、生成器

①种类：python中提供的生成器有：

• 生成器函数：常规函数定义，但是，使用yield语句而不是return语句返回结果。yield语句一次返回一个结果，在每个结果中间，挂起函数的状态，以便下次重它离开的地方继续执行
• 生成器表达式：类似于列表推导，但是，生成器返回按需产生结果的一个对象，而不是一次构建一个结果列表

②本质：迭代器(所以自带了__iter__方法和__next__方法，不需要我们去实现)　

③特点：惰性运算，开发者自定义

④生成器函数：一个包含yield关键字的函数就是一个生成器函数。yield可以为我们从函数中返回值，但是yield又不同于return，return的执行意味着程序的结束，调用生成器函数不会得到返回的具体的值，而是得到一个可迭代的对象。每一次获取这个可迭代对象的值，就能推动函数的执行，获取新的返回值。直到函数执行结束。

• 1) 生成器函数例子：

    import time
    def genrator_fun1():
        a = 1
        print('现在定义了a变量')
        yield a
        b = 2
        print('现在又定义了b变量')
        yield b

    g1 = genrator_fun1()
    print('g1 : ',g1)       #打印g1可以发现g1就是一个生成器
    print('-'*20)   #我是华丽的分割线
    print(next(g1))
    time.sleep(1)   #sleep一秒看清执行过程
    print(next(g1))

• 2) 生成器函数的好处：可以避免一次性读取数据到内存中导致内存溢出

# 例子01：
def produce():
    """生产衣服"""
    for i in range(2000000):
        yield "生产了第%s件衣服"%i

product_g = produce()
print(product_g.__next__()) #要一件衣服
print(product_g.__next__()) #再要一件衣服
print(product_g.__next__()) #再要一件衣服
num = 0
for i in product_g:         #要一批衣服，比如5件
    print(i)
    num +=1
    if num == 5:
        break

#到这里我们找工厂拿了8件衣服，我一共让我的生产函数(也就是produce生成器函数)生产2000000件衣服。
#剩下的还有很多衣服，我们可以一直拿，也可以放着等想拿的时候再拿

# 例子02：
import time
def tail(filename):
    f = open(filename)
    f.seek(0, 2) #从文件末尾算起
    while True:
        line = f.readline()  # 读取文件中新的文本行
        if not line:
            time.sleep(0.1)
            continue
        yield line

tail_g = tail('tmp')
for line in tail_g:
    print(line)
# 例子03：
def averager():
    total = 0.0
    count = 0
    average = None
    while True:
        term = yield average
        total += term
        count += 1
        average = total/count

g_avg = averager()
next(g_avg)
print(g_avg.send(10))
print(g_avg.send(30))
print(g_avg.send(5))
# 例子04：
def init(func):  #在调用被装饰生成器函数的时候首先用next激活生成器
    def inner(*args,**kwargs):
        g = func(*args,**kwargs)
        next(g)
        return g
    return inner

@init
def averager():
    total = 0.0
    count = 0
    average = None
    while True:
        term = yield average
        total += term
        count += 1
        average = total/count

g_avg = averager()
# next(g_avg)   在装饰器中执行了next方法
print(g_avg.send(10))
print(g_avg.send(30))
print(g_avg.send(5))

• 3) yield from

def gen1():
    for c in 'AB':
        yield c
    for i in range(3):
        yield i
print(list(gen1()))

以上是将生成器中的数据以列表的方式打印
以下的执行效果与上面相同，运用了yield from 语法
def gen2():
    yield from 'AB'
    yield from range(3)

print(list(gen2()))

⑤生成器函数进阶

send():

1. send和next的作用相同
2. 第一次不能用send
3. 函数中的最后一个yield不能接受新的值

# 计算移动平均值的例子
def average():
    sum = 0
    count = 0
    avg = 0
    while True:
        num = yield avg
        sum += num
        count += 1
        avg = sum / count

avg_g = average()
avg_g.__next__()

print(avg_g.send(20))
print(avg_g.send(40))
print(avg_g.send(60))

# 预激生成器的装饰器——在装饰器中首先调用了__next__方法，方便用户直接进行调用
def init(func):
    def wrapper(*args,**kwargs):
        g = func(*args,**kwargs)
        g.__next__()
        return g
    return wrapper

@init
def average():
    sum,avg,count = 0,0,0
    while True:
        num = yield avg
        sum += num
        count += 1
        avg = sum/count

avg_g = average()
print(avg_g.send(10))
print(avg_g.send(20))
print(avg_g.send(30))

⑥生成器表达式

'''
列表推导（列表生成式）
'''

# 简单的列表推导
l = [i ** 2 for i in range(10)]
print(l)

'''
生成器表达式
与列表推导相似，返回生成器对象
'''

g = (i ** 2 for i in range(10))

# 生成器的第一种调用方式：__next__
print(g.__next__())

# 生成器的第二种调用方式：for循环
for i in g:
    print(i)

# 生成器的第三种调用方式：类型强转
print(list(g))

⑦各种推导式

'''
列表推导
[每一个元素或者是和元素相关的操作 for 元素 in 可迭代数据类型]    #遍历之后挨个处理
[满足条件的元素相关的操作 for 元素 in 可迭代数据类型 if 元素相关的条件]   #筛选功能
'''
# 简单的列表推导
l = [i ** 3 for i in range(10)]
print(l)
>>> [0, 1, 8, 27, 64, 125, 216, 343, 512, 729]

# 带筛选的列表推导
l = [i ** 3 for i in range(10) if i % 3 == 0]
print(l)
>>> [0, 27, 216, 729]

# 多层列表推导
double_l = [['Tom', 'Billy', 'Jefferson', 'Andrew', 'Wesley', 'Steven', 'Joe'],
            ['Alice', 'Jill', 'Ana', 'Wendy', 'Jennifer', 'Sherry', 'Eva']]
l = [name for lst in double_l for name in lst if name.count('e') >= 2]
print(l)
>>> ['Jefferson', 'Wesley', 'Steven', 'Jennifer']

'''
字典推导
'''
# 例一：将一个字典的key和value对调
mcase = {'a': 10, 'b': 34}
mcase_frequency = {mcase[k]: k for k in mcase}
print(mcase_frequency)
>>> {34: 'b', 10: 'a'}

# 例二：合并大小写对应的value值，将k统一成小写
mcase = {'a': 10, 'b': 34, 'A': 7, 'Z': 3}
mcase_frequency = {k.lower(): mcase.get(k.lower(), 0) + mcase.get(k.upper(), 0) for k in mcase.keys()}
print(mcase_frequency)
>>> {'b': 34, 'a': 17, 'z': 3}

'''
集合推导
'''
# 计算列表中每个值的平方，自带去重功能
squared = {x ** 2 for x in [1, -1, 2]}
print(squared)
>>> {1, 4}

'''
练习题
'''

# 过滤掉长度小于3的字符串列表，并将剩下的转换成大写字母
lst = ['123', 'ab', 'y', 'abcabc', 'okiuj']
l = [i.upper() for i in lst if len(i) > 3]
print(l)
>>> ['ABCABC', 'OKIUJ']

# 答案
# [name.upper() for name in names if len(name)>3]

# 求(x,y)其中x是0-5之间的偶数，y是0-5之间的奇数组成的元组列表
lst = [(4, 3), (3, 2), (8, 1), (8, 6)]
t = [i for i in lst if ((i[0] % 2 == 0) and (i[1] % 2 != 0))]
print(t)
>>> [(4, 3), (8, 1)]

# 答案
# [(x,y) for x in range(5) if x%2==0 for y in range(5) if y %2==1]

# 求M中3,6,9组成的列表M = [[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]]
M = [[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]]
l = [i[2] for i in M]
print(l)
>>> [3, 6, 9]

# 答案
# [row[2] for row in M]