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admin 2个月前 (07-10) 科技 31 0

一篇文章掌握 Python 内置 zip() 的全部内容

zip() 是 Python 中最好用的内置类型之一,它可以吸收多个可迭代工具参数,再返回一个迭代器,可以把差别可迭代工具的元素组合起来。

我之前写迭代器系列的时刻,在《Python进阶:设计模式之迭代器模式》中简朴地先容过它,前几天翻译了 Python 3.10 采取的 PEP-618 ,先容了它将会迎来的调换。

然则,另有不少同砚并不知道 zip(),或者不能熟练掌握它的用法,因此本文打算来做一个更为详细的梳理。

内容主要分三部门:

  • 用法部门:先容它的基础用法、高级用法、骚操作用法
  • 进阶部门:先容它的实现原理,关注几个实现的细节
  • 发散部门:聚焦它的不足,以及解决方式

1、zip() 的 n 种用法

基本用法:像拉链一样,将多个可迭代工具组合起来,然后可以用 for 循环依次取出,或者一次性将效果存入列表、元组或者字典之类的容器中。

它的效果是一个迭代器,迭代器天生的元素是元组,第 i 个元组的元素划分来自可迭代工具参数的第 i 个元素,如上图所示。

另外,for 循环还可以把元组内的元素依次取出,这样会很利便:

它的参数并不要求是统一类的可迭代工具,因此可以有异常多的组合方式,例如:

然则,若是把字典作为 zip() 的参数,会是什么效果呢?字典是 key-value 键值对形式,跟列表之类的单一元素结构差别。

实验一下,可以看出,zip() 默认只会遍历字典的 key 值:

诚信在线  第1张

若是想要取出字典的 value 值,或者取出 key-value 键值对,那么可以使用字典自带的遍历方式 values() 和 items():

诚信在线  第2张

使用 zip(),还可以对照利便地对二维列表实现行列转换:

诚信在线  第3张

上例中的星号(*)操作符可以解包(unpacking),即将 my_list 的元素(也是列表)解成多个参数给 zip(),从而将 3 个列表重新组合。

解包操作符对于 zip 工具同样适用,由于 zip() 自己是一次行列转换的操作,若将它解包后作为参数给 zip(),即是再做一次行列转换,也就是回到了原点(除了最后的效果是元组):

诚信在线  第4张

最后再先容一种用法:建立 n*n 的方阵,每行的数字相同。

诚信在线  第5张

2、zip() 的原理剖析

官方文档中给出了 zip() 的 Python 伪代码(并非是 Python 注释器内置的实现,只为了展示基本的代码逻辑):

def zip(*iterables):
    # zip('ABCD', 'xy') --> Ax By
    sentinel = object()
    iterators = [iter(it) for it in iterables]
    while iterators:
        result = []
        for it in iterators:
            elem = next(it, sentinel)
            if elem is sentinel:
                return
            result.append(elem)
        yield tuple(result)

在这段简短的代码中,可以分析出几点要害的信息:

  • zip 吸收可变数目的可迭代工具参数,这些参数会经由 iter() 处理成迭代器。推论:若泛起非可迭代工具,此处会报错
  • while 循环在判断列表是否为空,而列表中的元素是将参数转化而成的迭代器。推论:若入参存在有用的可迭代工具,则 while 循环始终为真;若没有入参,则什么都不做
  • next() 会依次读取迭代器中的下一个元素,它的第二个参数会作为迭代器耗尽时的返回值。推论:每一轮依次取出这些迭代器的一个元素,当某个迭代被耗尽时,则退出死循环,这就意味着未耗尽的迭代器会被直接舍弃

3、zip() 的问题与解决

zip() 最显著的问题是它会舍弃掉未耗尽的迭代器:

诚信在线  第6张

这是一种木桶效应,最终的效果由最短的木板来决议。

有一种解决思绪是取长板,同时补足短板(用 None 值填充),这就是 itertools 中的 zip_longest 方式:

诚信在线  第7张

它填充了冗余数据,同时最大限度地保证了原始数据的完整性。

然则,若是我们不希望有冗余数据,只希望获得按最长方式对齐的数据呢?

Python 官方最近采取了 PEP-618,它就是为了应对这个问题。当泛起迭代器长度不一致时,它既不向短板妥协,也不向长板妥协,而是抛出 ValueError。它以为入参值错误,也就是严格要求入参的数据完整性。

该 PEP 会被合入到一年后的 Python 3.10 版本,关于更多的内容细节,可查阅这篇PEP-618 译文 。

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