一、什么是迭代

在Python中，如果給定一個(gè)list或tuple，我們可以通過(guò)for循環(huán)來(lái)遍歷這個(gè)list或tuple，這種遍歷我們成為迭代（Iteration）。

在Python中，迭代是通過(guò) for … in 來(lái)完成的，而很多語(yǔ)言比如C或者Java，迭代list是通過(guò)下標(biāo)完成的，比如Java代碼：

for (i=0; i<list.length; i++) {
    n = list[i];
}

可以看出，Python的for循環(huán)抽象程度要高于Java的for循環(huán)。

因?yàn)?Python 的 for循環(huán)不僅可以用在list或tuple上，還可以作用在其他任何可迭代對(duì)象上。

因此，迭代操作就是對(duì)于一個(gè)集合，無(wú)論該集合是有序還是無(wú)序，我們用 for 循環(huán)總是可以依次取出集合的每一個(gè)元素。

注意: 集合是指包含一組元素的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，我們已經(jīng)介紹的包括：

• 有序集合：list，tuple，str和unicode；
• 無(wú)序集合：set
• 無(wú)序集合并且具有 key-value 對(duì)：dict

而迭代是一個(gè)動(dòng)詞，它指的是一種操作，在Python中，就是 for 循環(huán)。

迭代與按下標(biāo)訪問(wèn)數(shù)組最大的不同是，后者是一種具體的迭代實(shí)現(xiàn)方式，而前者只關(guān)心迭代結(jié)果，根本不關(guān)心迭代內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)的。

二、索引迭代

Python中，迭代永遠(yuǎn)是取出元素本身，而非元素的索引。

對(duì)于有序集合，元素確實(shí)是有索引的。有的時(shí)候，我們確實(shí)想在 for 循環(huán)中拿到索引，怎么辦？

方法是使用 enumerate() 函數(shù)：

>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']
>>> for index, name in enumerate(L):
...     print (index, '-', name)
... 
0 - Adam
1 - Lisa
2 - Bart
3 - Paul

使用 enumerate() 函數(shù)，我們可以在for循環(huán)中同時(shí)綁定索引index和元素name。但是，這不是 enumerate() 的特殊語(yǔ)法。

實(shí)際上，enumerate() 函數(shù)把：

['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']

變成了類似：

[(0, 'Adam'), (1, 'Lisa'), (2, 'Bart'), (3, 'Paul')]

因此，迭代的每一個(gè)元素實(shí)際上是一個(gè)tuple：

for t in enumerate(L):
    index = t[0]
    name = t[1]
    print (index, '-', name)

如果我們知道每個(gè)tuple元素都包含兩個(gè)元素，for循環(huán)又可以進(jìn)一步簡(jiǎn)寫(xiě)為：

for index, name in enumerate(L):
    print (index, '-', name)

這樣不但代碼更簡(jiǎn)單，而且還少了兩條賦值語(yǔ)句。

可見(jiàn)，索引迭代也不是真的按索引訪問(wèn)，而是由 enumerate() 函數(shù)自動(dòng)把每個(gè)元素變成 (index, element) 這樣的tuple，再迭代，就同時(shí)獲得了索引和元素本身。

例子：

zip()函數(shù)可以把兩個(gè) list 變成一個(gè) list：

>>> zip([10, 20, 30], ['A', 'B', 'C'])
[(10, 'A'), (20, 'B'), (30, 'C')]

在迭代 [‘Adam’, ‘Lisa’, ‘Bart’, ‘Paul’] 時(shí)，如果我們想打印出名次 - 名字（名次從1開(kāi)始)，請(qǐng)考慮如何在迭代中打印出來(lái)。

提示：考慮使用zip()函數(shù)和range()函數(shù)。

range(1, ?) 可以創(chuàng)建出起始為 1 的數(shù)列。

L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']
for index, name in zip(range(1,len(L)+1),L):
    print (index, '-', name)

三、迭代dict的value

我們已經(jīng)了解了dict對(duì)象本身就是可迭代對(duì)象，用 for 循環(huán)直接迭代 dict，可以每次拿到dict的一個(gè)key。

如果我們希望迭代 dict 對(duì)象的value，應(yīng)該怎么做？

dict 對(duì)象有一個(gè) values() 方法，這個(gè)方法把dict轉(zhuǎn)換成一個(gè)包含所有value的list，這樣，我們迭代的就是 dict的每一個(gè) value：

d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59 }
print d.values()
# [85, 95, 59]
for v in d.values():
    print (v)
# 85
# 95
# 59

如果仔細(xì)閱讀Python的文檔，還可以發(fā)現(xiàn)，dict除了values()方法外，還有一個(gè) itervalues() 方法，用 itervalues() 方法替代 values() 方法，迭代效果完全一樣：

d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59 }
print d.itervalues()
# <dictionary-valueiterator object at 0x106adbb50>
for v in d.itervalues():
    print (v)
# 85
# 95
# 59

那這兩個(gè)方法有何不同之處呢？

1.values() 方法實(shí)際上把一個(gè) dict 轉(zhuǎn)換成了包含 value 的list。

2.但是 itervalues() 方法不會(huì)轉(zhuǎn)換，它會(huì)在迭代過(guò)程中依次從 dict 中取出 value，所以 itervalues() 方法比 values() 方法節(jié)省了生成 list 所需的內(nèi)存。

3.打印 itervalues() 發(fā)現(xiàn)它返回一個(gè) dictionary-valueiterator對(duì)象，這說(shuō)明在Python中，for 循環(huán)可作用的迭代對(duì)象遠(yuǎn)不止 list，tuple，str，unicode，dict等，任何可迭代對(duì)象都可以作用于for循環(huán)，而內(nèi)部如何迭代我們通常并不用關(guān)心。

如果一個(gè)對(duì)象說(shuō)自己可迭代，那我們就直接用 for 循環(huán)去迭代它，可見(jiàn)，迭代是一種抽象的數(shù)據(jù)操作，它不對(duì)迭代對(duì)象內(nèi)部的數(shù)據(jù)有任何要求。

四、迭代dict的key和value

我們了解了如何迭代 dict 的key和value，那么，在一個(gè) for 循環(huán)中，能否同時(shí)迭代 key和value？答案是肯定的。

首先，我們看看 dict 對(duì)象的 items() 方法返回的值：

>>> d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59 }
>>> print (d.items())
[('Lisa', 85), ('Adam', 95), ('Bart', 59)]

可以看到，items() 方法把dict對(duì)象轉(zhuǎn)換成了包含tuple的list，我們對(duì)這個(gè)list進(jìn)行迭代，可以同時(shí)獲得key和value：

>>> for key, value in d.items():
...     print (key, ':', value)
... 
Lisa : 85
Adam : 95
Bart : 59

和 values() 有一個(gè) itervalues() 類似， items() 也有一個(gè)對(duì)應(yīng)的 iteritems()，iteritems() 不把dict轉(zhuǎn)換成list，而是在迭代過(guò)程中不斷給出 tuple，所以， iteritems() 不占用額外的內(nèi)存。

五、生成列表

要生成list [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]，我們可以用range(1, 11)：

>>> range(1, 11)
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

但如果要生成[1x1, 2x2, 3x3, …, 10x10]怎么做？方法一是循環(huán)：

>>> L = []
>>> for x in range(1, 11):
...    L.append(x * x)
... 
>>> L
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

但是循環(huán)太繁瑣，而列表生成式則可以用一行語(yǔ)句代替循環(huán)生成上面的list：

>>> [x * x for x in range(1, 11)]
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

這種寫(xiě)法就是Python特有的列表生成式。利用列表生成式，可以以非常簡(jiǎn)潔的代碼生成 list。

寫(xiě)列表生成式時(shí)，把要生成的元素 x * x 放到前面，后面跟 for 循環(huán)，就可以把list創(chuàng)建出來(lái)，十分有用，多寫(xiě)幾次，很快就可以熟悉這種語(yǔ)法。

例子：

請(qǐng)利用列表生成式生成列表 [1x2, 3x4, 5x6, 7x8, …, 99x100]

提示：range(1, 100, 2) 可以生成list [1, 3, 5, 7, 9,…]

把每次循環(huán)的 x 變成列表中的元素 x * (x + 1)

參考代碼:

print ([x * (x + 1) for x in range(1, 100, 2)])

六、復(fù)雜表達(dá)式

使用for循環(huán)的迭代不僅可以迭代普通的list，還可以迭代dict。

假設(shè)有如下的dict：

d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59 }

完全可以通過(guò)一個(gè)復(fù)雜的列表生成式把它變成一個(gè) HTML 表格：

tds = ['<tr><td>%s</td><td>%s</td></tr>' % (name, score) for name, score in d.iteritems()]
print ('<table>')
print ('<tr><th>Name</th><th>Score</th><tr>')
print ('\n'.join(tds))
print ('</table>')

注：字符串可以通過(guò) % 進(jìn)行格式化，用指定的參數(shù)替代 %s。字符串的join()方法可以把一個(gè) list 拼接成一個(gè)字符串。

把打印出來(lái)的結(jié)果保存為一個(gè)html文件，就可以在瀏覽器中看到效果了：

<table border="1">
<tr><th>Name</th><th>Score</th><tr>
<tr><td>Lisa</td><td>85</td></tr>
<tr><td>Adam</td><td>95</td></tr>
<tr><td>Bart</td><td>59</td></tr>
</table>

例子：

在生成的表格中，對(duì)于沒(méi)有及格的同學(xué)，請(qǐng)把分?jǐn)?shù)標(biāo)記為紅色。

提示：紅色可以用 <td style="color:red"> 實(shí)現(xiàn)。

如果我們用一個(gè)函數(shù)來(lái)替換字符串的格式化代碼，可以得到更清晰的代碼：

def generate_tr(name, score):
    return '<tr><td>%s</td><td>%s</td></tr>' % (name, score)
tds = [generate_tr(name, score) for name, score in d.iteritems()]

這樣，只需要修改 generate_tr() 函數(shù)，必要的時(shí)候把score標(biāo)紅。

參考代碼:

'''
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'''
d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59 }
def generate_tr(name, score):
    if score < 60:
        return '<tr><td>%s</td><td style="color:red">%s</td></tr>' % (name, score)
    return '<tr><td>%s</td><td>%s</td></tr>' % (name, score)
tds = [generate_tr(name, score) for name, score in d.iteritems()]
print ('<table border="1">')
print ('<tr><th>Name</th><th>Score</th><tr>')
print ('\n'.join(tds))
print ('</table>')

七、條件過(guò)濾

列表生成式的 for 循環(huán)后面還可以加上 if 判斷。

例如：

>>> [x * x for x in range(1, 11)]
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

如果我們只想要偶數(shù)的平方，不改動(dòng) range()的情況下，可以加上 if 來(lái)篩選：

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

有了 if 條件，只有 if 判斷為 True 的時(shí)候，才把循環(huán)的當(dāng)前元素添加到列表中。

例子：

請(qǐng)編寫(xiě)一個(gè)函數(shù)，它接受一個(gè) list，然后把list中的所有字符串變成大寫(xiě)后返回，非字符串元素將被忽略。

提示：

1.isinstance(x, str) 可以判斷變量 x 是否是字符串；

2.字符串的 upper() 方法可以返回大寫(xiě)的字母。

def toUppers(L):
    return [x.upper() for x in L if isinstance(x,str)]

print (toUppers(['Hello', 'world', 101]))

八、多層表達(dá)式

for循環(huán)可以嵌套，因此，在列表生成式中，也可以用多層 for 循環(huán)來(lái)生成列表。

對(duì)于字符串 ‘ABC’ 和 ‘123’，可以使用兩層循環(huán)，生成全排列：

>>> [m + n for m in 'ABC' for n in '123']
['A1', 'A2', 'A3', 'B1', 'B2', 'B3', 'C1', 'C2', 'C3']

翻譯成循環(huán)代碼就像下面這樣：

L = []
for m in 'ABC':
    for n in '123':
        L.append(m + n)

例子：

利用 3 層for循環(huán)的列表生成式，找出對(duì)稱的 3 位數(shù)。例如，121 就是對(duì)稱數(shù)，因?yàn)閺挠业阶蟮惯^(guò)來(lái)還是 121。

百位的循環(huán)從 1-9，十位和個(gè)位的循環(huán)從 0-9。

參考代碼:

print ([100 * n1 + 10 * n2 + n3 for n1 in range(1, 10) for n2 in range(10) for n3 in range(10) if n1==n3])

總結(jié)

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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