Роман Сузи - Язык программирования Python

Функция range()уже упоминалась при рассмотрении цикла for. Эта функция принимает от одного до трех аргументов. Если аргумент всего один, она генерирует список чисел от 0 (включительно) до заданного числа (исключительно). Если аргументов два, то список начинается с числа, указанного первым аргументом. Если аргументов три — третий аргумент задает шаг.

>>> print range(10)

[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

>>> print range(1, 10)

[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

>>> print range(1, 10, 3)

[1, 4, 7]

Функция xrange() — аналог range(), более предпочтительный для использования при последовательном доступе, например, в цикле forили с итераторами. Она возвращает специальный xrange–объект, который ведет себя почти как список, порождаемый range(), но не хранит в памяти все выдаваемые элементы.

Для применения некоторой функции ко всем элементам последовательности применяется функция map(f, *args). Первый параметр этой функции — функция, которая будет применяться ко всем элементам последовательности. Каждый следующий n+1–й параметр должен быть последовательностью, так как каждый его элемент будет использован в качестве n–го параметра при вызове функции f(). Результатом будет список, составленный из результатов выполнения этой функции.

В следующем примере складываются значения из двух списков:

>>> l1 = [2, 7, 5, 3]

>>> l2 = [-2, 1, 0, 4]

>>> print map(lambda x, y: x+y, l1, l2)

[0, 8, 5, 7]

В этом примере применена безымянная функция для получения суммы двух операндов ко всем элементам l1и l2. В случае если одна из последовательностей короче другой, вместо соответствующего операнда будет None, что, конечно, собьет операцию сложения. В зависимости от решаемой задачи, можно либо видоизменить функцию, либо считать разные по длине последовательности ошибкой, которую нужно обрабатывать как отдельную ветвь алгоритма.

Частный случай применения map() — использование None в качестве первого аргумента. В этом случае просто формируется список кортежей из элементов исходных последовательностей:

>>> l1 = [2, 7, 5, 3]

>>> l2 = [-2, 1, 0, 4]

>>> print map(None, l1, l2)

[(2, — 2), (7, 1), (5, 0), (3, 4)]

Другой часто встречающейся операцией является фильтрование исходной последовательности в соответствии с некоторым предикатом (условием). Функция filter(f, seq)принимает два аргумента: функцию с условием и последовательность, из которой берутся значения. В результирующую последовательность попадут только те значения из исходной, для которой f()возвратит истину. Если в качестве fзадано значение None, результирующая последовательность будет состоять из тех значений исходной, которые имеют истинностное значение True.

Например, в следующем фрагменте кода можно избавится от символов, которые не являются буквами:

>>> filter(lambda x: x.isalpha(), 'Hi, there! I am eating an apple.')

'HithereIameatinganapple'

Для более естественной записи обработки списков в Python 2 была внесена новинка: списковые включения. Фактически это специальный сокращенный синтаксис для вложенных циклов forи условий if, на самом низком уровне которых определенное выражение добавляется к списку, например:

all_pairs = []

for i in range(5):

for j in range(5):

if i <= j:

all_pairs.append((i, j))

Все это можно записать в виде спискового включения так:

all_pairs = [(i, j) for i in range(5) for j in range(5) if i <= j]

Как легко заметить, списковые включения позволяют заменить map()и filter()на более удобные для прочтения конструкции.

В следующей таблице приведены эквивалентные выражения в разных формах:

Получить сумму элементов можно с помощью функции sum():

>>> sum(range(10))

45

Эта функция работает только для числовых типов, она не может конкатенировать строки. Для конкатенации списка строк следует использовать метод join().

Для организации цепочечных вычислений (вычислений с накоплением результата) можно применять функцию reduce(), которая принимает три аргумента: функцию двух аргументов, последовательность и начальное значение. С помощью этой функции можно, в частности, реализовать функцию sum():

def sum(lst, start):

return reduce(lambda x, y: x + y, lst, start)

Следует помнить, что в качестве передаваемого объекта может оказаться список, который позволит накапливать промежуточные результаты. Тем самым, reduce()может использоваться для генерации последовательностей.

В следующем примере накапливаются промежуточные результаты суммирования:

lst = range(10)

f = lambda x, y: (x[0] + y, x[1]+[x[0] + y])

print reduce(f, lst, (0, []))

В итоге получается:

(45, [0, 1, 3, 6, 10, 15, 21, 28, 36, 45])

Эта функция возвращает список кортежей, в котором i–й кортеж содержит i–е элементы аргументов–последовательностей. Длина результирующей последовательности равна длине самой короткой из последовательностей–аргументов:

>>> print zip(range(5), "abcde")

[(0, 'a'), (1, 'b'), (2, 'c'), (3, 'd'), (4, 'e')]

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 forзапрашивает 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.