itertools包

itertools 是 Python 标准库中的一个模块，提供了针对迭代器的高效循环操作工具。它特别适用于处理大型数据集或需要生成复杂序列的情况，因为它的函数返回的是迭代器而不是列表，从而节省内存。

官方文档

常用函数

1. 无限迭代器

这些函数生成无限长度的迭代器。

itertools.count(start=0, step=1)：从 start 开始，每次递增 step。

python
import itertools
for i in itertools.count(10, 2):
    print(i)
    if i >= 20:
        break
# 输出: 10, 12, 14, 16, 18, 20

itertools.cycle(iterable)：无限重复给定的可迭代对象。

python
import itertools
count = 0
for item in itertools.cycle(['a', 'b', 'c']):
    print(item)
    count += 1
    if count >= 6:
        break
# 输出: a, b, c, a, b, c

itertools.repeat(object[, times])：重复指定的对象，可以选择重复次数。

python
import itertools
for i in itertools.repeat('hello', 3):
    print(i)
# 输出: hello, hello, hello

2. 组合生成器

这些函数用于生成各种组合和排列。

itertools.product(*iterables, repeat=1)：计算多个输入的笛卡尔积。

python
import itertools
for p in itertools.product([1, 2], ['a', 'b']):
    print(p)
# 输出: (1, 'a'), (1, 'b'), (2, 'a'), (2, 'b')

itertools.permutations(iterable, r=None)：返回长度为 r 的所有排列。

python
import itertools
for p in itertools.permutations('abc', 2):
    print(''.join(p))
# 输出: ab, ac, ba, bc, ca, cb

itertools.combinations(iterable, r)：返回长度为 r 的所有组合（不考虑顺序）。

python
import itertools
for c in itertools.combinations('abc', 2):
    print(''.join(c))
# 输出: ab, ac, bc

itertools.combinations_with_replacement(iterable, r)：返回长度为 r 的所有组合（允许重复元素）。

python
import itertools
for c in itertools.combinations_with_replacement('abc', 2):
    print(''.join(c))
# 输出: aa, ab, ac, bb, bc, cc

3. 链式迭代器

这些函数用于合并或分割迭代器。

itertools.chain(*iterables)：将多个可迭代对象连接成一个长的迭代器。

python
import itertools
for item in itertools.chain([1, 2, 3], ['a', 'b', 'c']):
    print(item)
# 输出: 1, 2, 3, a, b, c

itertools.compress(data, selectors)：使用布尔选择器过滤数据。

python
import itertools
data = 'ABCDEFG'
selectors = [True, False, True, False, True, False, True]
for item in itertools.compress(data, selectors):
    print(item)
# 输出: A, C, E, G

itertools.islice(iterable, start, stop[, step])：类似于切片操作，但返回的是迭代器。

python
import itertools
for item in itertools.islice(range(10), 2, 8, 2):
    print(item)
# 输出: 2, 4, 6

4. 分组与筛选

这些函数用于对迭代器进行分组或筛选。

itertools.groupby(iterable, key=None)：根据键函数将相邻的相同元素分组。

python
import itertools
data = [{'key': 'a'}, {'key': 'a'}, {'key': 'b'}, {'key': 'b'}, {'key': 'a'}]
for k, g in itertools.groupby(data, key=lambda x: x['key']):
    print(k, list(g))
# 输出: 
# a [{'key': 'a'}, {'key': 'a'}]
# b [{'key': 'b'}, {'key': 'b'}]
# a [{'key': 'a'}]

itertools.filterfalse(predicate, iterable)：过滤掉使谓词为真的元素。

python
import itertools
for item in itertools.filterfalse(lambda x: x % 2 == 0, range(10)):
    print(item)
# 输出: 1, 3, 5, 7, 9

itertools.takewhile(predicate, iterable)：返回满足谓词的所有初始元素，直到第一个不满足为止。

python
import itertools
for item in itertools.takewhile(lambda x: x < 5, [1, 4, 6, 4, 1]):
    print(item)
# 输出: 1, 4

itertools.dropwhile(predicate, iterable)：跳过满足谓词的所有初始元素，然后返回剩余的元素。

python
import itertools
for item in itertools.dropwhile(lambda x: x < 5, [1, 4, 6, 4, 1]):
    print(item)
# 输出: 6, 4, 1

示例应用

假设我们有一个任务，需要找出两个列表的所有可能组合，并计算每个组合的乘积：