Python中的迭代和列表生成式
作者：Python热爱者
一、什么是迭代
在Python中，如果给定一个list或tuple，我们可以通过for循环来遍历这个list或tuple，这种遍历我们成为迭代（Iteration）。
在Python中，迭代是通过 for … in 来完成的，而很多语言比如C或者Java，迭代list是通过下标完成的，比如Java代码：
for (i=0; i<list.length; i++) {
n = list[i];
}
可以看出，Python的for循环抽象程度要高于Java的for循环。
因为 Python 的 for循环不仅可以用在list或tuple上，还可以作用在其他任何可迭代对象上。
因此，迭代操作就是对于一个集合，无论该集合是有序还是无序，我们用 for 循环总是可以依次取出集合的每一个元素。
注意: 集合是指包含一组元素的数据结构，我们已经介绍的包括：
- 有序集合：list，tuple，str和unicode；
- 无序集合：set
- 无序集合并且具有 key-value 对：dict
而迭代是一个动词，它指的是一种操作，在Python中，就是 for 循环。
迭代与按下标访问数组最大的不同是，后者是一种具体的迭代实现方式，而前者只关心迭代结果，根本不关心迭代内部是如何实现的。
二、索引迭代
Python中，迭代永远是取出元素本身，而非元素的索引。
对于有序集合，元素确实是有索引的。有的时候，我们确实想在 for 循环中拿到索引，怎么办？
方法是使用 enumerate() 函数：
>>> 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() 函数，我们可以在for循环中同时绑定索引index和元素name。但是，这不是 enumerate() 的特殊语法。
实际上，enumerate() 函数把：
['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']
变成了类似：
[(0, 'Adam'), (1, 'Lisa'), (2, 'Bart'), (3, 'Paul')]
因此，迭代的每一个元素实际上是一个tuple：
for t in enumerate(L):
index = t[0]
name = t[1]
print (index, '-', name)
如果我们知道每个tuple元素都包含两个元素，for循环又可以进一步简写为：
for index, name in enumerate(L):
print (index, '-', name)
这样不但代码更简单，而且还少了两条赋值语句。
可见，索引迭代也不是真的按索引访问，而是由 enumerate() 函数自动把每个元素变成 (index, element) 这样的tuple，再迭代，就同时获得了索引和元素本身。
例子：
zip()函数可以把两个 list 变成一个 list：
>>> zip([10, 20, 30], ['A', 'B', 'C']) [(10, 'A'), (20, 'B'), (30, 'C')]
在迭代 [‘Adam’, ‘Lisa’, ‘Bart’, ‘Paul’] 时，如果我们想打印出名次 - 名字（名次从1开始)，请考虑如何在迭代中打印出来。
提示：考虑使用zip()函数和range()函数。
range(1, ?) 可以创建出起始为 1 的数列。
L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']
for index, name in zip(range(1,len(L)+1),L):
print (index, '-', name)
三、迭代dict的value
我们已经了解了dict对象本身就是可迭代对象，用 for 循环直接迭代 dict，可以每次拿到dict的一个key。
如果我们希望迭代 dict 对象的value，应该怎么做？
dict 对象有一个 values() 方法，这个方法把dict转换成一个包含所有value的list，这样，我们迭代的就是 dict的每一个 value：
d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59 }
print d.values()
# [85, 95, 59]
for v in d.values():
print (v)
# 85
# 95
# 59
如果仔细阅读Python的文档，还可以发现，dict除了values()方法外，还有一个 itervalues() 方法，用 itervalues() 方法替代 values() 方法，迭代效果完全一样：
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
那这两个方法有何不同之处呢？
1.values() 方法实际上把一个 dict 转换成了包含 value 的list。
2.但是 itervalues() 方法不会转换，它会在迭代过程中依次从 dict 中取出 value，所以 itervalues() 方法比 values() 方法节省了生成 list 所需的内存。
3.打印 itervalues() 发现它返回一个 dictionary-valueiterator对象，这说明在Python中，for 循环可作用的迭代对象远不止 list，tuple，str，unicode，dict等，任何可迭代对象都可以作用于for循环，而内部如何迭代我们通常并不用关心。
如果一个对象说自己可迭代，那我们就直接用 for 循环去迭代它，可见，迭代是一种抽象的数据操作，它不对迭代对象内部的数据有任何要求。
四、迭代dict的key和value
我们了解了如何迭代 dict 的key和value，那么，在一个 for 循环中，能否同时迭代 key和value？答案是肯定的。
首先，我们看看 dict 对象的 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对象转换成了包含tuple的list，我们对这个list进行迭代，可以同时获得key和value：
>>> for key, value in d.items(): ... print (key, ':', value) ... Lisa : 85 Adam : 95 Bart : 59
和 values() 有一个 itervalues() 类似， items() 也有一个对应的 iteritems()，iteritems() 不把dict转换成list，而是在迭代过程中不断给出 tuple，所以， iteritems() 不占用额外的内存。
五、生成列表
要生成list [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]，我们可以用range(1, 11)：
>>> range(1, 11) [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
但如果要生成[1x1, 2x2, 3x3, …, 10x10]怎么做？方法一是循环：
>>> L = [] >>> for x in range(1, 11): ... L.append(x * x) ... >>> L [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]
但是循环太繁琐，而列表生成式则可以用一行语句代替循环生成上面的list：
>>> [x * x for x in range(1, 11)] [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]
这种写法就是Python特有的列表生成式。利用列表生成式，可以以非常简洁的代码生成 list。
写列表生成式时，把要生成的元素 x * x 放到前面，后面跟 for 循环，就可以把list创建出来，十分有用，多写几次，很快就可以熟悉这种语法。
例子：
请利用列表生成式生成列表 [1x2, 3x4, 5x6, 7x8, …, 99x100]
提示：range(1, 100, 2) 可以生成list [1, 3, 5, 7, 9,…]
把每次循环的 x 变成列表中的元素 x * (x + 1)
参考代码:
print ([x * (x + 1) for x in range(1, 100, 2)])
六、复杂表达式
使用for循环的迭代不仅可以迭代普通的list，还可以迭代dict。
假设有如下的dict：
d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59 }完全可以通过一个复杂的列表生成式把它变成一个 HTML 表格：
tds = ['<tr><td>%s</td><td>%s</td></tr>' % (name, score) for name, score in d.iteritems()]
print ('<table>')
print ('<tr><th>Name</th><th>Score</th><tr>')
print ('\n'.join(tds))
print ('</table>')
注：字符串可以通过 % 进行格式化，用指定的参数替代 %s。字符串的join()方法可以把一个 list 拼接成一个字符串。
把打印出来的结果保存为一个html文件，就可以在浏览器中看到效果了：
<table border="1"> <tr><th>Name</th><th>Score</th><tr> <tr><td>Lisa</td><td>85</td></tr> <tr><td>Adam</td><td>95</td></tr> <tr><td>Bart</td><td>59</td></tr> </table>
例子：
在生成的表格中，对于没有及格的同学，请把分数标记为红色。
提示：红色可以用 <td style="color:red"> 实现。
如果我们用一个函数来替换字符串的格式化代码，可以得到更清晰的代码：
def generate_tr(name, score):
return '<tr><td>%s</td><td>%s</td></tr>' % (name, score)
tds = [generate_tr(name, score) for name, score in d.iteritems()]
这样，只需要修改 generate_tr() 函数，必要的时候把score标红。
参考代码:
'''
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'''
d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59 }
def generate_tr(name, score):
if score < 60:
return '<tr><td>%s</td><td style="color:red">%s</td></tr>' % (name, score)
return '<tr><td>%s</td><td>%s</td></tr>' % (name, score)
tds = [generate_tr(name, score) for name, score in d.iteritems()]
print ('<table border="1">')
print ('<tr><th>Name</th><th>Score</th><tr>')
print ('\n'.join(tds))
print ('</table>')
七、条件过滤
列表生成式的 for 循环后面还可以加上 if 判断。
例如：
>>> [x * x for x in range(1, 11)] [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]
如果我们只想要偶数的平方，不改动 range()的情况下，可以加上 if 来筛选：
>>> [x * x for x in range(1, 11) if x % 2 == 0] [4, 16, 36, 64, 100]
有了 if 条件，只有 if 判断为 True 的时候，才把循环的当前元素添加到列表中。
例子：
请编写一个函数，它接受一个 list，然后把list中的所有字符串变成大写后返回，非字符串元素将被忽略。
提示：
1.isinstance(x, str) 可以判断变量 x 是否是字符串；
2.字符串的 upper() 方法可以返回大写的字母。
def toUppers(L):
return [x.upper() for x in L if isinstance(x,str)]
print (toUppers(['Hello', 'world', 101]))
八、多层表达式
for循环可以嵌套，因此，在列表生成式中，也可以用多层 for 循环来生成列表。
对于字符串 ‘ABC’ 和 ‘123’，可以使用两层循环，生成全排列：
>>> [m + n for m in 'ABC' for n in '123'] ['A1', 'A2', 'A3', 'B1', 'B2', 'B3', 'C1', 'C2', 'C3']
翻译成循环代码就像下面这样：
L = []
for m in 'ABC':
for n in '123':
L.append(m + n)
例子：
利用 3 层for循环的列表生成式，找出对称的 3 位数。例如，121 就是对称数，因为从右到左倒过来还是 121。
百位的循环从 1-9，十位和个位的循环从 0-9。
参考代码:
print ([100 * n1 + 10 * n2 + n3 for n1 in range(1, 10) for n2 in range(10) for n3 in range(10) if n1==n3])
总结
以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。