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前期基础教程：

「Python3.11.0」手把手教你安装最新版Python运行环境

讲讲Python环境使用Pip命令快速下载各类库的方法

Python启航：30天编程速成之旅（第2天）-IDE安装

【Python教程】JupyterLab 开发环境安装

Python启航：30天编程速成之旅（第20天）- itertools

引言

itertools 是 Python 的一个标准库，提供了一系列高效的迭代器函数，用于处理无限和有限的迭代器。本期课程将学习如何使用 itertools 模块中的各种函数来简化代码并提高性能。

导入itertools模块

首先，导入 itertools 模块：

import itertools

基本迭代器函数

count(start, step)

count 函数创建一个无限迭代器，从 10 开始，每次增加 20，大于 20 结束。

for i in itertools.count(10, 2):
    if i > 20:
        break
    print(i)

cycle(iterable)

cycle 函数创建一个无限迭代器，遍历给定的可迭代对象，触发制定条件后停止。

for i in itertools.cycle(['A', 'B', 'C']):
    if i == 'C':
        break
    print(i)

repeat(element, times)

repeat 函数创建一个迭代器，重复返回给定的元素，次数由 times 参数指定。

for i in itertools.repeat('Hello', 5):
    print(i)

组合生成器函数

accumulate(iterable, func)

accumulate 函数返回累加值的迭代器，可以指定累加函数。

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
result = itertools.accumulate(numbers, lambda x, y: x + y)
print(list(result))

chain(*iterables)

chain 函数将多个可迭代对象连接成一个迭代器。

numbers1 = [1, 2, 3]
numbers2 = [4, 5, 6]
result = itertools.chain(numbers1, numbers2)
print(list(result))

combinations(iterable, r)

combinations 函数生成所有长度为 r 的组合。

letters = ['a', 'b', 'c']
result = itertools.combinations(letters, 2)
print(list(result))

permutations(iterable, r=None)

permutations 函数生成所有长度为 r 的排列。

letters = ['a', 'b', 'c']
result = itertools.permutations(letters, 2)
print(list(result))

product(*iterables, repeat=1)

product 函数生成笛卡尔积。

numbers = [1, 2]
letters = ['a', 'b']
result = itertools.product(numbers, letters)
print(list(result))

过滤器生成器函数

filterfalse(predicate, iterable)

filterfalse 函数返回一个迭代器，其中包含不满足谓词函数的元素。

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
result = itertools.filterfalse(lambda x: x % 2 == 0, numbers)
print(list(result))

dropwhile(predicate, iterable)

dropwhile 函数跳过可迭代对象中满足谓词函数的元素，直到遇到第一个不满足的元素。

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
result = itertools.dropwhile(lambda x: x < 3, numbers)
print(list(result))

takewhile(predicate, iterable)

takewhile 函数返回一个迭代器，其中包含满足谓词函数的元素，直到遇到第一个不满足的元素。

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
result = itertools.takewhile(lambda x: x < 3, numbers)
print(list(result))

islice(iterable, start, stop, step)

islice 函数返回一个切片迭代器，类似于列表切片。

numbers = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
result = itertools.islice(numbers, 2, 7, 2)
print(list(result))

其他有用的功能

starmap(function, iterable)

starmap 函数类似于 map，但它接受一个可迭代对象，其中每个元素都是一个元组，元组中的元素作为单独的参数传递给函数。

def add(x, y):
    return x + y

pairs = [(1, 2), (3, 4), (5, 6)]
result = itertools.starmap(add, pairs)
print(list(result))

zip_longest(*iterables, fillvalue=None)

zip_longest 函数类似于 zip，但它可以处理不同长度的可迭代对象，并使用 fillvalue 填充较短的可迭代对象。

numbers = [1, 2, 3]
letters = ['a', 'b', 'c', 'd']
result = itertools.zip_longest(numbers, letters, fillvalue='x')
print(list(result))

实战示例

组合生成器示例

假设你需要生成所有长度为 3 的字符串组合，每个字符来自不同的集合。

digits = ['1', '2', '3']
letters = ['a', 'b']
symbols = ['!', '@']

result = itertools.product(digits, letters, symbols)
for combination in result:
    print(''.join(combination))

过滤器生成器示例

假设你需要从一个列表中筛选出所有的质数。

def is_prime(n):
    if n < 2:
        return False
    for i in range(2, int(n**0.5) + 1):
        if n % i == 0:
            return False
    return True

numbers = range(1, 20)
primes = itertools.filterfalse(lambda x: not is_prime(x), numbers)
print(list(primes))

总结

通过本教程，相信大家已经学会了如何使用 Python 标准库 itertools 中的各种函数来处理迭代器。itertools 模块提供了许多高效且功能强大的工具，可以帮助你简化代码并提高性能。

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