Python – itertools

1 概要
2 無限イテレーター(infinite iterators)
3 組み合わせイテレーター(combinatoric iterator)
4 特に役立ちそうなもの

概要

itertoolsは高速でメモリー効率のよいイテレーターを生成するツールを提供する。

主となる引数にはコレクション（リスト、タプル）を与える。

from itertools import cycle

for n, next in enumerate(cycle(['A', 'B', 'C'])):
    print(next, end='')
    if n == 6: break

# ABCABCA

from itertools import cycle

for n, next in enumerate(cycle(['A', 'B', 'C'])):

print(next, end='')

if n == 6: break

# ABCABCA

文字列を渡すと文字列中の1文字ずつを要素としたリストと同じ効果。

for n, next in enumerate(cycle("ABC")):
    print(next, end='')
    if n == 6: break

# ABCABCA

for n, next in enumerate(cycle("ABC")):

print(next, end='')

if n == 6: break

# ABCABCA

range()関数などコレクションを生成する対象も使える。

for n, next in enumerate(cycle(range(3))):
    print(next, end='')
    if n == 6: break

# 0120120

for n, next in enumerate(cycle(range(3))):

print(next, end='')

if n == 6: break

# 0120120

無限イテレーター(infinite iterators)

無限イテレーターは、コレクションの要素を繰り返し取り出し続ける。ループ処理に使う場合、break文などの終了処理が必要。

count()

itertools.count(start, [step]): startに与えた数値から初めてstepずつ増加させて取り出す。stepを省略した場合は1ずつ増やす。

for  n, digit in enumerate(count(3, 2)):
    print(digit, end=',')
    if n==5: break

# 3,5,7,9,11,13,

for n, digit in enumerate(count(3, 2)):

print(digit, end=',')

if n==5: break

# 3,5,7,9,11,13,

cycle()

itertools.cycle(p): コレクションpを与えて、その要素p0, p1, …, plastを取り出し、その後p0へ戻って繰り返す。

from itertools import cycle

for  n, digit in enumerate(cycle(range(4))):
    print(digit, end=',')
    if n==10: break

# 0,1,2,3,0,1,2,3,0,1,2,

from itertools import cycle

for n, digit in enumerate(cycle(range(4))):

print(digit, end=',')

if n==10: break

# 0,1,2,3,0,1,2,3,0,1,2,

repeat()

itertools.repeat(elem [, n]): elemで与えた要素を第2引数で与えた数値の回数分繰り返す。第2引数を省略すると無限回繰り返す。

for ch in repeat('Ha', 8):
    print(ch, end='')

# HaHaHaHaHaHaHaHa

for ch in repeat('Ha', 8):

print(ch, end='')

# HaHaHaHaHaHaHaHa

組み合わせイテレーター(combinatoric iterator)

組み合わせイテレーターは、コレクションの要素から指定した数を取り出し、それらの直積、順列、組み合わせを結果とする。

product()

itertools.product(p [, repeat=n]): コレクションpの要素について、repeatで指定した数の直積の結果をタプルで返す。同一の要素、順番の異なる同じ組み合わせの要素を持つ結果を許す。; 第2引数repeatを省略すると要素数1のタプルを返す。

from itertools import product

for str in product(['A', 'B', 'C'], repeat=2):
    print(str, end='')

print()

for str in product(['A', 'B', 'C']):
    print(str, end='')

# ('A', 'A')('A', 'B')('A', 'C')('B', 'A')('B', 'B')('B', 'C')('C', 'A')('C', 'B')('C', 'C')
# ('A',)('B',)('C',)

from itertools import product

for str in product(['A', 'B', 'C'], repeat=2):

print(str, end='')

print()

for str in product(['A', 'B', 'C']):

print(str, end='')

# ('A', 'A')('A', 'B')('A', 'C')('B', 'A')('B', 'B')('B', 'C')('C', 'A')('C', 'B')('C', 'C')

# ('A',)('B',)('C',)

permutations

itertools.permutations（p [, r=n]）: コレクションpの要素について、rで指定した数の順列の結果をタプルで返す。統一要素の組はなく、同じ組み合わせの要素の順番が異なる結果は許す。; 第2引数はrepeatではなくrである点に注意。rを省略すると、全ての要素に対する組み合わせを返す。

from itertools import permutations

for str in permutations("ABC", r=2):
    print(str, end='')

print()

for str in permutations("ABC"):
    print(str, end='')

# ('A', 'B')('A', 'C')('B', 'A')('B', 'C')('C', 'A')('C', 'B')
# ('A', 'B', 'C')('A', 'C', 'B')('B', 'A', 'C')('B', 'C', 'A')('C', 'A', 'B')('C', 'B', 'A')

from itertools import permutations

for str in permutations("ABC", r=2):

print(str, end='')

print()

for str in permutations("ABC"):

print(str, end='')

# ('A', 'B')('A', 'C')('B', 'A')('B', 'C')('C', 'A')('C', 'B')

# ('A', 'B', 'C')('A', 'C', 'B')('B', 'A', 'C')('B', 'C', 'A')('C', 'A', 'B')('C', 'B', 'A')

combinations

itertools.combinations(p, repeat=n): コレクションpの要素について、repeatで指定した数の組み合わせの結果をタプルで返す。同一要素の組はなく、同じ組み合わせで順番が異なるものは同じ結果となる。; 第2引数rは省略できない。省略するとそれ以降の実行がされないなど動作が不定になる。

from itertools import combinations

for str in combinations("ABC", r=2):
    print(str, end='')

# ('A', 'B')('A', 'C')('B', 'C'),

from itertools import combinations

for str in combinations("ABC", r=2):

print(str, end='')

# ('A', 'B')('A', 'C')('B', 'C'),

combinations_with_replacement

itertools.combinations_with_replacement(iterable, r)

組み合わせに、同一要素の重複を許す。

第2引数rは省略できない。省略するとそれ以降の実行がされないなど動作が不定になる。

from itertools import combinations

for str in combinations("ABC", r=2):
    print(str, end='')

# ('A', 'A')('A', 'B')('A', 'C')('B', 'B')('B', 'C')('C', 'C')

from itertools import combinations

for str in combinations("ABC", r=2):

print(str, end='')

# ('A', 'A')('A', 'B')('A', 'C')('B', 'B')('B', 'C')('C', 'C')

特に役立ちそうなもの

chain～リストの結合に使える

itertools.chain(*iterables): 複数のiterableを与え、それらの内容を並べた1つのイテレーターを返す。引数の先頭の'*'は複数のiterablesを展開したものであることを表す。

戻り値はイテレーターオブジェクト。

from itertools import chain

print(chain([0, 1, 2, 3], [4, 5]))

# <itertools.chain object at 0x028081B0>

from itertools import chain

print(chain([0, 1, 2, 3], [4, 5]))

# <itertools.chain object at 0x028081B0>

list()関数でリスト化すると、展開されたリストが得られる。

print(list(chain([0, 1, 2, 3], [4, 5])))

# [0, 1, 2, 3, 4, 5]

print(list(chain([0, 1, 2, 3], [4, 5])))

# [0, 1, 2, 3, 4, 5]

引数にはRangeのようなイテレーターも混在可能。

print(list(chain(range(3), [3, 4, 5])))

# [0, 1, 2, 3, 4, 5]

print(list(chain(range(3), [3, 4, 5])))

# [0, 1, 2, 3, 4, 5]

蛇足だが単一のiteratableはそのまま返されるだけ。

print(list(chain([0, 1, 2, 3, 4, 5])))

# [0, 1, 2, 3, 4, 5]

print(list(chain([0, 1, 2, 3, 4, 5])))

# [0, 1, 2, 3, 4, 5]

chain.from_iterabble～2次元リストの展開に

itertools.chain.from_iterable(iterables): 複数のiterableを与え、それらの内容を並べた1つのイテレーターを返す。引数の先頭に’*’がないのは、引数がiterableを要素に持つiterableであることを表す。

たとえば複数のリストを含む2次元リストの全要素を1次元に展開可能。from_iterable()はchainのコンストラクターの一つであり、モジュールのインポート方法とコンストラクターの呼び方に注意。

from itertools import chain

print(list(chain.from_iterable([[0], [1, 2], [3, 4, 5]])))

# [0, 1, 2, 3, 4, 5]

from itertools import chain

print(list(chain.from_iterable([[0], [1, 2], [3, 4, 5]])))

# [0, 1, 2, 3, 4, 5]

1次元リストは要素がiterableでないのでエラー。

print(list(chain.from_iterable([0, 1, 2])))

# TypeError: 'int' object is not iterable

print(list(chain.from_iterable([0, 1, 2])))

# TypeError: 'int' object is not iterable

ndarrayを要素とするリストは、要素の配列が展開されて1次元リストに。

print(list(chain.from_iterable([np.array([1]), np.array([2, 3])])))

# [1, 2, 3]

print(list(chain.from_iterable([np.array([1]), np.array([2, 3])])))

# [1, 2, 3]

ndarrayの2次元配列も展開可能。結果をリストでほしいときはlist()関数、配列でほしいときは一旦list()関数でリスト化してからnumpy.array()で配列化。

ary = np.array([[1, 2], [3, 4]])
print(ary)
# [[1 2]
#  [3 4]]

print(list(chain.from_iterable(ary)))
# [1, 2, 3, 4]

print(np.array(list(chain.from_iterable(ary))))
# [1 2 3 4]

ary = np.array([[1, 2], [3, 4]])

print(ary)

# [[1 2]

# [3 4]]

print(list(chain.from_iterable(ary)))

# [1, 2, 3, 4]

print(np.array(list(chain.from_iterable(ary))))

# [1 2 3 4]

zip_longest～最長の引数に合わせるzip

itertools.zip_longest(*iterables, fillvalue=None): 複数のiterableを与え、それらを先頭から順にまとめたイテレーターを返す。結果は最も長いiterableに合わせられ、足りない値はfillvalueで埋められる。

from itertools import zip_longest

iterable1 = "ABCDE"
iterable2 = [1, 2, 3]

for item1, item2 in zip_longest(iterable1, iterable2):
    print(item1, item2)
# A 1
# B 2
# C 3
# D None
# E None

for item1, item2 in zip_longest(iterable1, iterable2, fillvalue=0):
    print(item1, item2)
# A 1
# B 2
# C 3
# D 0
# E 0

from itertools import zip_longest

iterable1 = "ABCDE"

iterable2 = [1, 2, 3]

for item1, item2 in zip_longest(iterable1, iterable2):

print(item1, item2)

# A 1

# B 2

# C 3

# D None

# E None

for item1, item2 in zip_longest(iterable1, iterable2, fillvalue=0):

print(item1, item2)

# A 1

# B 2

# C 3

# D 0

# E 0

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Python – itertools

概要

無限イテレーター(infinite iterators)

count()

cycle()

repeat()

組み合わせイテレーター(combinatoric iterator)

product()

permutations

combinations

combinations_with_replacement

特に役立ちそうなもの

chain～リストの結合に使える

chain.from_iterabble～2次元リストの展開に

zip_longest～最長の引数に合わせるzip

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概要

無限イテレーター(infinite iterators)

count()

cycle()

repeat()

組み合わせイテレーター(combinatoric iterator)

product()

permutations

combinations

combinations_with_replacement

特に役立ちそうなもの

chain～リストの結合に使える

chain.from_iterabble～2次元リストの展開に

zip_longest～最長の引数に合わせるzip

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