Python|学习笔记(四)- 高级特性

Python学习笔记系列

Posted by Jack on January 5, 2015

前言

本篇是Python学习笔记系列的第(四)篇,主要介绍了Python的一些高级特性

高级特性

Python的哲学是代码越简单越好,所以Python中有很多高级特性来支持这一条原则。

切片(Slice)

取一个list或tuple的部分元素(对tuple进行切片操作,结果仍然是tuple,不可变)

# 从索引0开始取,直到索引3为止,但不包括索引3。
>>> L[0:3]
['Michael', 'Sarah', 'Tracy']

# 前10个数,每两个取一个:
>>> L = list(range(100))
>>> L[:10:2]
[0, 2, 4, 6, 8]

字符串 'xxx' 也可以看成是一种list,每个元素就是一个字符。所以字符串也可以进行切片操作,操作结果仍是字符串:

>>> 'ABCDEFG'[:3]
'ABC'
>>> 'ABCDEFG'[::2]
'ACEG'
迭代(Iteration)

在Python中,迭代是通过 for ... in 来完成的,不仅可以用在list或tuple上,还可以作用在其他可迭代对象上。

比如dict也可以迭代:

>>> d = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}
>>> for key in d:
...     print(key)
...
a
c
b

注:默认情况下,dict迭代的是key。如果要迭代value,可以用 for value in d.values(),如果要同时迭代key和value,可以用 for k, v in d.items()

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

>>> 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:

>>> for i, value in enumerate(['A', 'B', 'C']):
...     print(i, value)
...
0 A
1 B
2 C
列表生成式(List Comprehensions)

Python内置了非常简单却强大的可以用来创建list的生成式。写列表生成式时,把要生成的元素比如 x * x 放到前面,后面跟for循环,就可以把list创建出来。

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

# for循环后面还可以加上if判断,这样我们就可以筛选出仅偶数的平方
>>> [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
>>> [m + n for m in 'ABC' for n in 'XYZ']
['AX', 'AY', 'AZ', 'BX', 'BY', 'BZ', 'CX', 'CY', 'CZ']

# 列表生成式也可以使用两个变量来生成list
>>> d = {'x': 'A', 'y': 'B', 'z': 'C' }
>>> [k + '=' + v for k, v in d.items()]
['y=B', 'x=A', 'z=C']
生成器(generator)

通过上一节的列表生成器,可以直接创建一个列表。但是由于受到内存的限制,列表容量肯定是有限的。在Python中,还存在一种边循环边计算的机制,称为生成器:generator。

把一个列表生成式的 [] 改成 () ,就创建了一个generator:

>>> 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 0x1022ef630>

通过 next() 函数获得generator的下一个返回值,每次调用 next(g) ,就计算出 g 的下一个元素的值,直到计算到最后一个元素,没有更多的元素时,抛出 StopIteration 的错误。

generator非常强大。如果推算的算法比较复杂,用类似列表生成式的 for 循环无法实现的时候,还可以用函数来实现。

# 斐波拉契数列用列表生成式写不出来,但是,用函数把它打印出来却很容易
def fib(max):
    n, a, b = 0, 0, 1
    while n < max:
        print(b)
        a, b = b, a + b
        n = n + 1
    return 'done'

# 要把fib函数变成generator,只需要把print(b)改为yield b就可以了
def fib(max):
    n, a, b = 0, 0, 1
    while n < max:
        yield b
        a, b = b, a + b
        n = n + 1
    return 'done'

for 循环调用generator时,拿不到generator的 return 语句的返回值。如果想要拿到返回值,必须捕获 StopIteration 错误,返回值包含在 StopIterationvalue 中:

>>> g = fib(6)
>>> while True:
...     try:
...         x = next(g)
...         print('g:', x)
...     except StopIteration as e:
...         print('Generator return value:', e.value)
...         break
...
g: 1
g: 1
g: 2
g: 3
g: 5
g: 8
Generator return value: done
迭代器(Iterator)

可以直接作用于 for 循环的数据类型:

  • 集合数据类型,如 listtupledictsetstr
  • generator,包括生成器和带 yield 的生成器函数

这些可以直接作用于 for 循环的对象统称为可迭代对象:Iterable。而生成器不但可以作用于 for 循环,还可以被 next() 函数不断调用并返回下一个值,直到最后抛出 StopIteration 错误表示无法继续返回下一个值了。可以被 next() 函数调用并不断返回下一个值的对象称为迭代器:Iterator

# 可以使用 isinstance() 判断一个对象是否是 Iterable 对象
>>> from collections import Iterable
>>> isinstance([], Iterable)
True
>>> isinstance(100, Iterable)
False

# 可以使用 isinstance() 判断一个对象是否是 Iterator 对象
>>> from collections import Iterator
>>> isinstance((x for x in range(10)), Iterator)
True
>>> isinstance([], Iterator)
False
>>> isinstance({}, Iterator)
False

⚠️注:生成器都是 Iterator 对象,但 listdictstr 虽然是 Iterable,却不是 Iterator。可以使用 iter() 函数把 listdictstrIterable 变成 Iterator