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迭代器是 23 种设计模式中最常用的一种(之一),在 Python 中随处可见它的身影,我们经常用到它,但是却不一定意识到它的存在。在关于迭代器的系列文章中(链接见文末),我至少提到了 23 种生成迭代器的方法。有些方法是专门用于生成迭代器的,还有一些方法则是为了解决别的问题而“暗中”使用到迭代器。
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在系统学习迭代器之前,我一直以为 range() 方法也是用于生成迭代器的,现在却突然发现,它生成的只是可迭代对象,而并不是迭代器! (PS:Python2 中 range() 生成的是列表,本文基于Python3,生成的是可迭代对象)
于是,我有了这样的疑问:为什么 range() 不生成迭代器呢?在查找答案的过程中,我发现自己对 range 类型的认识存在一些误区。因此,本文将和大家全面地认识一下 range ,期待与你共同学习进步。
1、range() 是什么?
它的语法:range(start, stop [,step]) ;start 指的是计数起始值,默认是 0;stop 指的是计数结束值,但不包括 stop ;step 是步长,默认为 1,不可以为 0 。range() 方法生成一段左闭右开的整数范围。
对于 range() 函数,有几个注意点:(1)它表示的是左闭右开区间;(2)它接收的参数必须是整数,可以是负数,但不能是浮点数等其它类型;(3)它是不可变的序列类型,可以进行判断元素、查找元素、切片等操作,但不能修改元素;(4)它是可迭代对象,却不是迭代器。
2、 为什么range()不生产迭代器?
可以获得迭代器的内置方法很多,例如 zip() 、enumerate()、map()、filter() 和 reversed() 等等,但是像 range() 这样仅仅得到的是可迭代对象的方法就绝无仅有了(若有反例,欢迎告知)。这就是我存在知识误区的地方。
在 for-循环 遍历时,可迭代对象与迭代器的性能是一样的,即它们都是惰性求值的,在空间复杂度与时间复杂度上并无差异。我曾概括过两者的差别是“一同两不同”:相同的是都可惰性迭代,不同的是可迭代对象不支持自遍历(即next()方法),而迭代器本身不支持切片(即 getitem () 方法)。
虽然有这些差别,但很难得出结论说它们哪个更优。现在微妙之处就在于,为什么给 5 种内置方法都设计了迭代器,偏偏给 range() 方法设计的就是可迭代对象呢?把它们都统一起来,不是更好么?
事实上,Pyhton 为了规范性就干过不少这种事,例如,Python2 中有 range() 和 xrange() 两种方法,而 Python3 就干掉了其中一种,还用了“李代桃僵”法。为什么不更规范点,令 range() 生成的是迭代器呢?
关于这个问题,我没找到官方解释,以下纯属个人观点 。
zip() 等方法都需要接收确定的可迭代对象的参数,是对它们的一种再加工的过程,因此也希望马上产出确定的结果来,所以 Python 开发者就设计了这个结果是迭代器。这样还有一个好处,即当作为参数的可迭代对象发生变化的时候,作为结果的迭代器因为是消耗型的,不会被错误地使用。
而 range() 方法就不同了,它接收的参数不是可迭代对象,本身是一种初次加工的过程,所以设计它为可迭代对象,既可以直接使用,也可以用于其它再加工用途。例如,zip() 等方法就完全可以接收 range 类型的参数。
也就是说,range() 方法作为一种初级生产者,它生产的原料本身就有很大用途,早早把它变为迭代器的话,无疑是一种画蛇添足的行为。
对于这种解读,你是否觉得有道理呢?欢迎就这个话题与我探讨。
3、range 类型是什么?
以上是我对“为什么range()不产生迭代器”的一种解答。顺着这个思路,我研究了一下它产生的 range 对象,一研究就发现,这个 range 对象也并不简单。
首先奇怪的一点就是,它竟然是不可变序列!我从未注意过这一点。虽然说,我从未想过修改 range() 的值,但这一不可修改的特性还是令我惊讶。
翻看文档,官方是这样明确划分的——有三种基本的序列类型:列表、元组和范围(range)对象。(There are three basic sequence types: lists, tuples, and range objects.)
这我倒一直没注意,原来 range 类型居然跟列表和元组是一样地位的基础序列!我一直记挂着字符串是不可变的序列类型,不曾想,这里还有一位不可变的序列类型呢。
那 range 序列跟其它序列类型有什么差异呢?
普通序列都支持的操作有 12 种。range 序列只支持其中的 10 种,不支持进行加法拼接与乘法重复。
那么问题来了:同样是不可变序列,为什么字符串和元组就支持上述两种操作,而偏偏 range 序列不支持呢?虽然不能直接修改不可变序列,但我们可以将它们拷贝到新的序列上进行操作啊,为何 range 对象连这都不支持呢?
且看官方文档的解释:
…due to the fact that range objects can only represent sequences that follow a strict pattern and repetition and concatenation will usually violate that pattern.
原因是 range 对象仅仅表示一个遵循着严格模式的序列,而重复与拼接通常会破坏这种模式…
问题的关键就在于 range 序列的 pattern,仔细想想,其实它表示的就是一个等差数列啊(喵,高中数学知识没忘…),拼接两个等差数列,或者重复拼接一个等差数列,想想确实不妥,这就是为啥 range 类型不支持这两个操作的原因了。由此推论,其它修改动作也会破坏等差数列结构,所以统统不给修改就是了。
4、小结
回顾全文,我得到了两个偏冷门的结论:range 是可迭代对象而不是迭代器;range 对象是不可变的等差序列。
若单纯看结论的话,你也许没有感触,或许还会说这没啥了不得啊。但如果我追问,为什么 range 不是迭代器呢,为什么 range 是不可变序列呢?对这俩问题,你是否还能答出个自圆其说的设计思想呢?(PS:我决定了,若有机会面试别人,我必要问这两个问题的嘿~)
由于 range 对象这细微而有意思的特性,我觉得这篇文章写得值了。本文是作为迭代器系列文章的一篇来写的,所以对于迭代器的基础知识介绍不多,另外,还有一种特殊的迭代器也值得单独成文,那就是生成器了。
1、get() 返回指定键的值,如果值不在字典中返回default值。
语法:dict.get(key,default=None)
参数:
key 字典中要查找的键。
default 如果指定键的值不存在时,返回该默认值值。
例:
dict={'Name':'alex','Age':21}
print("Name is:%s"% dict.get('Name')+"\n"+ "Age is:%d"% dict.get('Age'))
显示结果为:
Name is:alex
Age is:21
2、update() 将一个字典中的值更新到另一个字典中。
语法:dict.update(dict2)
参数:
dict2 添加到指定字典dict里的字典。
例:
dict={'Name':'alex','Age':21}
dict2={'Sex':'female'}
dict.update(dict2)
print("Value is %s" % dict)
显示结果为:
Value is {'Name': 'alex', 'Age': 21, 'Sex': 'female'}
参数可以是任意类型。
比如可以是列表。
-------------------------------
library=['python精通','MySQL','数据分析','人工智能']
#形参
def add_book(bookname):
library.append(bookname)
print('图书添加成功!')
pass
def show_book(books):
for book in books:
print(book)
pass
pass
#调用函数
add_book('新概念英语')
show_book(library)
------------------------------
#输出列表中所有大于50的数
list1=[23,45,77,88,58,10]
def get_list(list_1):
new_list=[ ]
for e in list_1:
if e=50:
new_list.append(e)
pass
pass
print(new_list)
pass
#调用函数
get_list(list1) #[77,88,58]
------------------------------
#删除列表中小于50的数
def remove_from_list(list_1):
n=0
while nlen(list_1): p="" /len(list_1):
if list_1[n]50:
list_1.remove(list_1[n])
pass
else:
n+=1
pass
pass
print(list_1)
pass
#调用函数
remove_from_list(list1) #[77,88,58]
通过关键字def来创建函数,def的作用是实现python中函数的创建
函数定义过程:
函数名+()小括号执行函数
函数体内对全局变量只能读取,不能修改
局部变量,无法在函数体外使用
python 使用 lambda 来创建匿名函数。
所谓匿名,意即不再使用 def 语句这样标准的形式定义一个函数。
print() 方法用于打印输出,是python中最常见的一个函数。
该函数的语法如下:
参数的具体含义如下:
objects --表示输出的对象。输出多个对象时,需要用 , (逗号)分隔。
sep -- 用来间隔多个对象。
end -- 用来设定以什么结尾。默认值是换行符 \n,我们可以换成其他字符。
file -- 要写入的文件对象。
无论什么类型的数据,包括但不局限于:数值型,布尔型,列表变量,字典变量...都可以直接输出。
在C语言中,我们可以使用printf("%-.4f",a)之类的形式,实现数据的的格式化输出。
在python中,我们同样可以实现数据的格式化输出。我们可以先看一个简单的例子:
和C语言的区别在于,Python中格式控制符和转换说明符用%分隔,C语言中用逗号。
接下来我们仔细探讨一下格式化输出
(1).%字符:标记转换说明符的开始。
%字符的用法可参考上例,不再赘述。
最小字段宽度:转换后的字符串至少应该具有该值指定的宽度。如果是*(星号),则宽度会从值元组中读出。
点(.)后跟精度值:如果需要输出实数,精度值表示出现在小数点后的位数。如果需要输出字符串,那么该数字就表示最大字段宽度。如果是*,那么精度将从元组中读出。
可参考C语言的实现方式。
注:字段宽度中,小数点也占一位。
转换标志:-表示左对齐;+表示在数值前要加上正负号;" "(空白字符)表示正数之前保留空格();0表示转换值若位数不够则用0填充。
具体的我们可以看一下例子:
格式字符 说明 格式字符 说明
%s 字符串采用str()的显示 %x 十六进制整数
%r 字符串(repr())的显示 %e 指数(基底写e)
%c 单个字符 %E 指数(基底写E)
%b 二进制整数 %f,%F 浮点数
%d 十进制整数 %g 指数(e)或浮点数(根据显示长度)
%i 十进制整数 %G 指数(E)或浮点数(根据显示长度)
%o 八进制整数 %% 字符%
在python中,输出函数总是默认换行,比如说:
而显然,这种输出太占“空间”,我们可以进行如下改造:
参考文本第一部分对end参数的描述:end -- 用来设定以什么结尾。默认值是换行符 \n,我们可以换成其他字符。