Язык программирования Python
Шрифт:
Применять для обработки данных явные последовательности не всегда эффективно, так как на хранение временных данных может тратиться много оперативной памяти. Более эффективным решением представляется использование итераторов — специальных объектов, обеспечивающих последовательный доступ к данным контейнера. Если в выражении есть операции с итераторами вместо контейнеров, промежуточные данные не будут требовать много места для хранения — ведь они запрашиваются по мере необходимости для вычислений. При обработке данных с использованием итераторов память будет требоваться только для исходных данных и результата, да и то необязательно вся сразу — ведь данные могут читаться и записываться в файл на диске.
Итераторы можно применять вместо последовательности в операторе for. Более того, внутренне оператор for запрашивает от последовательности ее итератор. Объект файлового типа тоже (построчный) итератор, что позволяет обрабатывать большие файлы, не считывая их целиком в память.
Там, где требуется итератор, можно использовать последовательность.
Работа с итераторами рассматривается в разделе, посвященном функциональному программированию, так как итераторами удобно манипулировать именно в функциональном стиле.
Использовать итератор можно и «вручную». Любой объект, поддерживающий интерфейс итератора, имеет метод next, который при каждом вызове выдает очередное значение итератора. Если больше значений нет, возбуждается исключение StopIteration. Для получения итератора по некоторому объекту необходимо прежде применить к этому объекту функцию iter (цикл for делает это автоматически).
В Python имеется модуль itertools, который содержит набор функций, комбинируя которые, можно составлять достаточно сложные схемы обработки данных с помощью итераторов. Далее рассматриваются некоторые функции этого модуля.
Функция iter
Эта функция имеет два варианта использования. В первом она принимает всего один аргумент, который должен «уметь» предоставлять свой итератор. Во втором один из аргументов — функция без аргументов, другой — стоповое значение. Итератор вызывает указанную функцию до тех пор, пока та не возвратит стоповое значение. Второй вариант встречается много реже первого и обычно внутри метода класса, так как сложно порождать значения «на пустом месте»:
Листинг
it1 = iter([1, 2, 3, 4, 5])
def forit(mystate=[]):
if len(mystate) < 3:
mystate.append(" ")
return " "
it2 = iter(forit, None)
print [x for x in it1]
print [x for x in it2]
Примечание:
Если функция не возвращает значения явно, она возвращает None, что и использовано в примере выше.
Функция enumerate
Эта функция создает итератор, нумерующий элементы другого итератора. Результирующий итератор выдает кортежи, в которых первый элемент — номер (начиная с нуля), а второй — элемент исходной последовательности:
Листинг
>>> print [x for x in enumerate(«abcd»)]
[(0, 'a'), (1, 'b'), (2, 'c'), (3, 'd')]
Функция sorted
Эта функция, появившаяся в Python 2.4, позволяет создавать итератор, выполняющий сортировку:
Листинг
>>> sorted('avdsdf')
['a', 'd', 'd', 'f', 's', 'v']
Далее рассматриваются функции модуля itertools.
Функция itertools.chain
Функция chain позволяет сделать итератор, состоящий из нескольких соединенных последовательно итераторов. Итераторы задаются в виде отдельных аргументов. Пример:
Листинг
from itertools import chain
it1 = iter([1,2,3])
it2 = iter([8,9,0])
for i in chain(it1, it2):
print i,
даст в результате
Листинг
1 2 3 8 9 0
Функция itertools.repeat
Функция repeat строит итератор, повторяющий некоторый объект заданное количество раз:
Листинг
for i in itertools.repeat(1, 4):
print i,
1 1 1 1
Функция itertools.count
Бесконечный итератор, дающий целые числа, начиная с заданного:
Листинг
for i in itertools.count(1):
print i,
if i > 100:
break
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49
50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72
73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95
96 97 98 99 100 101
Функция itertools.cycle
Можно бесконечно повторять и некоторую последовательность (или значения другого итератора) с помощью функции cycle:
Листинг
tango = [1, 2, 3]
for i in itertools.cycle(tango):
print i,
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2
3 1 2 3 1
2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
1 2 3 1 2
3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 …
Функции itertools.imap, itertools.starmap и itertools.ifilter
Аналогами map и filter в модуле itertools являются imap и ifilter. Отличие imap от map в том, что вместо значения от преждевременно завершившихся итераторов объект None не подставляется. Пример:
Листинг
for i in map(lambda x, y: (x,y), [1,2], [1,2,3]):
print i,
(1, 1) (2, 2) (None, 3)
from itertools import imap
for i in imap(lambda x, y: (x,y), [1,2], [1,2,3]):
print i,
(1, 1) (2, 2)
Здесь следует заметить, что обычная функция map нормально воспринимает итераторы в любом сочетании с итерабельными (поддающимися итерациям) объектами:
Листинг
for i in map(lambda x, y: (x,y), iter([1,2]), [1,2,3]):