python强大的排列组合库-itertools

?一、【说在前面】

看到这篇文章的大兄弟您们好，我们经常说调包侠、CRUD仔，用来鄙视不会自己造轮子的工程师，不过笔者认为python的精髓就是调库。库很快，自己写大概率更慢。调包侠也是有高低贵贱之分的，今天介绍一个特别好用的库——itertools

这个库会自动产生一些诸如：排列、组合、笛卡尔积、多迭代器整合、zip等。更详细可以看这个官网一手资料。

itertools — Functions creating iterators for efficient looping — Python 3.12.1 documentation

二、【正式介绍】?

（1）无限循环迭代器

1. count(start[, step]):

   • count()?函数生成一个从?start?开始的无限递增的整数序列。如果提供了?step?参数，则按照步长递增。
   • Arguments:
     • start: 序列的起始值，默认为 0。
     • step: 序列的步长，默认为 1。
   • Results:
     • 生成一个无限递增的整数序列。
   • Example:

     from itertools import count # 从10开始，步长为2，不写默认步长为1
     for i in count(10, 2): 
         print(i)
     
     # 10，12，14，16……
     
     
     

2. cycle(iterable):

   • cycle()?函数接受一个可迭代对象，并无限循环输出该可迭代对象的元素。
   • Arguments:
     • iterable: 要循环的可迭代对象。
   • Results:
     • 无限循环输出可迭代对象的元素。
   • Example:

     from itertools import cycle # 无限循环输出 'A', 'B', 'C' 
     for elem in cycle('ABC'): 
         print(elem)

3. repeat(elem [,n]):

repeat()?函数生成一个无限重复输出某个元素的序列，或者最多重复?n?次。不写n则会一直重复

Arguments:

elem: 要重复的元素。

n: 最多重复的次数，默认为无限次。

Results:

生成一个无限重复输出元素的序列，或者最多重复?n?次。

Example:

from itertools import repeat # 重复输出数字 10，最多重复 3 次 
for elem in repeat(10, 3): 
    print(elem)

（2）最短序列终止迭代器

1. accumulate(p [,func]):

将可迭代对象中的元素累积起来，可指定累积的函数。

Example:

from itertools import accumulate # 累积和 
result = accumulate([1, 2, 3, 4, 5]) 
print(list(result)) # 输出 [1, 3（1+2）, 6（1+2+3）, 10, 15]

2. batched(p, n):

将可迭代对象划分为大小为?n?的批次。

Example:

from itertools import batched # 划分为大小为 3 的批次 
result = batched('ABCDEFG', n=3) 
print(list(result)) # 输出 [('A', 'B', 'C'), ('D', 'E', 'F'), ('G',)]

3. chain(p, q, …):

将多个可迭代对象连接成一个单一的迭代器。

Example:

from itertools import chain # 连接两个字符串 

result = chain('ABC', 'DEF') 
print(list(result)) # 输出 ['A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F']

4. chain.from_iterable(iterable):

与?chain?类似，但接受一个可迭代对象的可迭代对象。

Example:

from itertools import chain # 连接两个字符串列表 
result = chain.from_iterable(['ABC', 'DEF']) 
print(list(result)) # 输出 ['A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F']

5. compress(data, selectors):

返回一个通过选择器筛选的数据元素序列。

Example:

from itertools import compress # 通过选择器筛选数据 
result = compress('ABCDEF', [1, 0, 1, 0, 1, 1]) # 1有0无
print(list(result)) # 输出 ['A', 'C', 'E', 'F']

6. dropwhile(pred, seq):

返回在预测失败之后的序列元素。

Example:

from itertools import dropwhile # 在预测失败之后的序列元素 
result = dropwhile(lambda x: x < 5, [1, 4, 6, 4, 1])  # 当遇到第一个不满足条件（即大于等于 5）的元素时，停止迭代并返回余下的元素 [6, 4, 1]
print(list(result)) # 输出 [6, 4, 1]

7. filterfalse(pred, seq):

返回使预测结果为假的序列元素。

Example:

from itertools import filterfalse # 使预测结果为假的序列元素 
result = filterfalse(lambda x: x % 2, range(10)) # 与2取模，奇数会留1所以不显示

print(list(result)) # 输出 [0, 2, 4, 6, 8]

8. groupby(iterable[, key]):

根据键函数对序列进行分组。

笔者记得，力扣有一道压缩算法，比如sss44444改为s3，45，就可以拿这个做，

Example:

from itertools import groupby # 根据首字母分组 
result = groupby('AAAABBBCCDAABBB') 
for key, group in result: 
    print(key, list(group)) # 输出 # A ['A', 'A', 'A', 'A'] # B ['B', 'B', 'B'] # C ['C', 'C'] # D ['D'] # A ['A', 'A'] # B ['B', 'B', 'B']

9. islice(seq, [start,] stop [, step]):

返回切片后的序列元素。

Example:

from itertools import islice # 切片序列 seq[start:stop:step]
result = islice('ABCDEFG', 2, None)  # 从索引 = 2开始切，这个跟py自带的切片一个道理
print(list(result)) # 输出 ['C', 'D', 'E', 'F', 'G']

10. pairwise(iterable):

返回序列中两两相邻的元素。

• Example:

  from itertools import pairwise # 两两相邻的元素
  result = pairwise('ABCDEFG') 
  print(list(result)) 
  # 输出 [('A', 'B'), ('B', 'C'), ('C', 'D'), ('D', 'E'), ('E', 'F'), ('F', 'G')]

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11. starmap(func, seq):

• 对可迭代对象中的元素应用函数，元素以参数元组的形式传递给函数。
• Example:

  from itertools import starmap # 应用 pow 函数 
  result = starmap(pow, [(2, 5), (3, 2), (10, 3)])  # 很好理解，本质就是一个map操作
  print(list(result)) # 输出 [32, 9, 1000]

12. takewhile(pred, seq):

返回在预测失败之前的序列元素立即为。

Example:

python复制代码

from itertools import takewhile # 在预测失败之前的序列元素 
result = takewhile(lambda x: x < 5, [1, 4, 6, 4, 1]) 
print(list(result)) # 输出 [1, 4]

13. tee(it, n):

将一个迭代器拆分成多个相同的迭代器。

Example:

from itertools import tee # 将一个迭代器拆分成两个 iter1, iter2 = tee('ABC') print(list(iter1)) # 输出 ['A', 'B', 'C'] 
print(list(iter2)) # 输出 ['A', 'B', 'C']

14. zip_longest(p, q, …):

将多个迭代器中的元素逐个配对，以最长的迭代器为准，可以指定填充值。

Example:

from itertools import zip_longest # 将两个迭代器中的元素逐个配对 
result = zip_longest('ABCD', 'xy', fillvalue='-') 
print(list(result)) # 输出 [('A', 'x'), ('B', 'y'), ('C', '-'), ('D', '-')]

（3）排列、组合、笛卡尔积

1. product(p, q, …, repeat=1)：

• product 函数用于计算多个可迭代对象的笛卡尔积，生成所有可能的组合。它的参数可以是多个可迭代对象，如 p, q, ...，以及一个可选的 repeat 参数，用于指定重复的次数。
• 例如，如果 p 是 [1, 2]，q 是 [3, 4]，那么 product(p, q) 将生成 [(1, 3), (1, 4), (2, 3), (2, 4)]

# 示例 1: product
p = [1, 2]
q = [3, 4]
result_product = list(itertools.product(p, q))
print(result_product)  # 输出：[(1, 3), (1, 4), (2, 3), (2, 4)]

2. permutations(iterable, r=None)：

• permutations 函数用于生成可迭代对象中长度为 r 的所有排列。它的参数包括一个可迭代对象 iterable 和一个可选的 r 参数，用于指定生成的排列长度。
• 例如，如果 iterable 是 [1, 2, 3]，r 是 2，那么 permutations(iterable, r) 将生成 [(1, 2), (1, 3), (2, 1), (2, 3), (3, 1), (3, 2)]，这是长度为 2 的所有可能排列。

# 示例 2: permutations
iterable = [1, 2, 3]
r = 2
result_permutations = list(itertools.permutations(iterable, r))
print(result_permutations)  # 输出：[(1, 2), (1, 3), (2, 1), (2, 3), (3, 1), (3, 2)]

3. combinations(iterable, r)：

• combinations 函数用于生成可迭代对象中长度为 r 的所有组合，按照排序顺序生成。它的参数包括一个可迭代对象 iterable 和一个 r 参数，用于指定生成的组合长度。
• 例如，如果 iterable 是 [1, 2, 3]，r 是 2，那么 combinations(iterable, r) 将生成 [(1, 2), (1, 3), (2, 3)]，这是长度为 2 的所有可能组合，按照排序顺序生成。

# 示例 3: combinations
iterable = [1, 2, 3]
r = 2
result_combinations = list(itertools.combinations(iterable, r))
print(result_combinations)  # 输出：[(1, 2), (1, 3), (2, 3)]

4. combinations_with_replacement(iterable, r)：

• combinations_with_replacement 函数与 combinations 类似，用于生成可迭代对象中长度为 r 的所有组合，但不要求元素不重复，可以包含重复元素。
• 例如，如果 iterable 是 [1, 2]，r 是 2，那么 combinations_with_replacement(iterable, r) 将生成 [(1, 1), (1, 2), (2, 2)]，这是长度为 2 的所有可能组合，包括重复元素。

# 示例 4: combinations_with_replacement
iterable = [1, 2]
r = 2
result_combinations_with_replacement = list(itertools.combinations_with_replacement(iterable, r))
print(result_combinations_with_replacement)  # 输出：[(1, 1), (1, 2), (2, 2)]