Python開發的入門教程(八)-迭代

介紹

本文主要介紹Python中迭代的基本知識和使用

什麼是迭代

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

在Python中，迭代是通過 for … in 來完成的，而很多語言比如C或者Java，迭代list是通過下標完成的，比如Java程式碼：

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

可以看出，Python的for循環抽象程度要高於Java的for循環。

因為 Python 的 for循環不僅可以用在list或tuple上，還可以作用在其他任何可迭代對象上。

因此，迭代操作就是對於一個集合，無論該集合是有序還是無序，我們用 for 循環總是可以依次取出集合的每一個元素。

注意: 集合是指包含一組元素的數據結構，我們已經介紹的包括：

  1. 有序集合：list，tuple，str和unicode；
  2. 無序集合：set
  3. 無序集合併且具有 key-value 對：dict
    而迭代是一個動詞，它指的是一種操作，在Python中，就是 for 循環。

迭代與按下標訪問數組最大的不同是，後者是一種具體的迭代實現方式，而前者只關心迭代結果，根本不關心迭代內部是如何實現的。

索引迭代

Python中，迭代永遠是取出元素本身，而非元素的索引。

對於有序集合，元素確實是有索引的。有的時候，我們確實想在 for 循環中拿到索引，怎麼辦？

方法是使用 enumerate() 函數：

>>> 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，我們可以在for循環中同時綁定索引index和元素name。但是，這不是 enumerate() 的特殊語法。實際上，enumerate() 函數把：

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

變成了類似：

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

因此，迭代的每一個元素實際上是一個tuple：

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

如果我們知道每個tuple元素都包含兩個元素，for循環又可以進一步簡寫為：

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

這樣不但程式碼更簡單，而且還少了兩條賦值語句。

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

迭代dict的value

我們已經了解了dict對象本身就是可迭代對象，用for循環直接迭代dict，可以每次拿到dict的一個key。
如果我們希望迭代 dict 對象的value，應該怎麼做？
dict 對象有一個 values() 方法，這個方法把dict轉換成一個包含所有value的list，這樣，我們迭代的就是 dict的每一個 value：

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

如果仔細閱讀Python的文檔，還可以發現，dict除了values()方法外，還有一個 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

那這兩個方法有何不同之處呢？

  1. values() 方法實際上把一個 dict 轉換成了包含 value 的list。

  2. 但是itervalues()方法不會轉換，它會在迭代過程中依次從 dict 中取出 value，所以 itervalues() 方法比 values() 方法節省了生成 list 所需的記憶體。

  3. 列印 itervalues() 發現它返回一個 對象，這說明在Python中，for循環可作用的迭代對象遠不止list，tuple，str，unicode，dict等，任何可迭代對象都可以作用於for循環，而內部如何迭代我們通常並不用關心。
    如果一個對象說自己可迭代，那我們就直接用for循環去迭代它，可見，迭代是一種抽象的數據操作，它不對迭代對象內部的數據有任何要求。

迭代dict的key和value

我們了解了如何迭代 dict 的key和value，那麼，在一個 for 循環中，能否同時迭代 key和value？答案是肯定的。

首先，我們看看 dict 對象的 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對象轉換成了包含tuple的list，我們對這個list進行迭代，可以同時獲得key和value：

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

和 values() 有一個 itervalues() 類似， items() 也有一個對應的 iteritems()，iteritems() 不把dict轉換成list，而是在迭代過程中不斷給出 tuple，所以， iteritems() 不佔用額外的記憶體。

結語

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