0 前言

說到處理循環，我們習慣使用for, while等，比如依次打印每個列表中的字符：

在打印內容字節數較小時，全部載入內存后，再打印，沒有問題。可是，如果現在有成千上百萬條車輛行駛軌跡，叫你分析出其中每個客戶的出行規律，堵車情況等，假如是在單機上處理這件事。

你可能首先要面臨，也可能被你忽視，最后代碼都寫好后，才可能暴露出的一個問題:outofmemory, 這在實際項目中經常遇到。

這個問題提醒我們，處理數據時，如何寫出高效利用內存的程序，就顯得很重要。今天，我們就來探討如何高效利用內存，節省內存同時還能把事情辦好。

其實，Python已經準備好一個模塊專門用來處理這件事，它就是itertools 模塊，這里面幾個函數的功能其實很好理解。

我不打算籠統的介紹它們所能實現的功能，而是想分析這些功能背后的實現代碼，它們如何做到高效節省內存的，Python內核的貢獻者們又是如何寫出一手漂亮的代碼的，這很有趣，不是嗎？

OK，let's go. Hope you enjoy the journey!

1 拼接元素

itertools 中的chain 函數實現元素拼接，原型如下，參數*表示個數可變的參數

chain(iterables)

應用如下：

哇，不能再好用了，它有點join的味道，但是比join強，它的重點在于參數都是可迭代的實例。

那么，chain如何實現高效節省內存的呢？chain大概的實現代碼如下：

以上代碼不難理解，chain本質返回一個生成器，所以它實際上是一次讀入一個元素到內存，所以做到最高效地節省內存。

2 逐個累積

返回列表的累積匯總值，原型：

accumulate(iterable[, func, *, initial=None])

應用如下：

accumulate大概的實現代碼如下：

以上代碼，你還好嗎？與chain簡單的yield不同，此處稍微復雜一點，yield有點像return，所以 yield total那行直接就返回一個元素，也就是iterable的第一個元素，因為任何時候這個函數返回的第一個元素就是它的第一個。又因為yield返回的是一個generator對象，比如名字gen，所以next(gen)時，代碼將會執行到 for element in it:這行，而此時的迭代器it 已經指到iterable的第二個元素，OK，相信你懂了！

3 漏斗篩選

它是compress 函數，功能類似于漏斗功能，所以我稱它為漏斗篩選，原型：

compress(data, selectors)

容易看出，compress返回的元素個數等于兩個參數中較短的列表長度。

它的大概實現代碼：

這個函數非常好用

4 段位篩選

掃描列表，不滿足條件處開始往后保留，原型如下：

dropwhile(predicate, iterable)

應用例子：

實現它的大概代碼如下：

5 段位篩選2

掃描列表，只要滿足條件就從可迭代對象中返回元素，直到不滿足條件為止，原型如下：

takewhile(predicate, iterable)

應用例子：

實現它的大概代碼如下：

6 次品篩選

掃描列表，只要不滿足條件都保留，原型如下：

dropwhile(predicate, iterable)

應用例子：

實現它的大概代碼如下：

7 切片篩選

Python中的普通切片操作，比如：

它們的缺陷還是lis 必須全部載入內存，所以更節省內存的操作islice，原型如下：

islice(iterable, start, stop[, step])

應用例子：

實現它的大概代碼如下：

巧妙利用生成器迭代結束時會拋出異常StopIteration，做一些邊界處理的事情。

8 細胞分裂

tee函數類似于我們熟知的細胞分裂，它能復制原迭代器n個，原型如下：

tee(iterable, n=2)

應用如下，可以看出復制出的兩個迭代器是獨立的

實現它的代碼大概如下：

tee 實現內部使用一個隊列類型deques，起初生成空隊列，向復制出來的每個隊列中添加元素newval, 同時yield 當前被調用的mydeque中的最左元素。

9 map變體

starmap可以看做是map的變體，它能更加節省內存，同時iterable的元素必須也為可迭代對象，原型如下：

starmap(function, iterable)

應用它：

starmap的實現細節如下：

10 復制元素

repeat實現復制元素n次，原型如下：

repeat(object[, times])

應用如下：

它的實現細節大概如下：

11 笛卡爾積

笛卡爾積實現的效果同下：

所以，笛卡爾積的實現效果如下：

它的實現細節：

12 加強版zip

組合值。若可迭代對象的長度未對齊，將根據 fillvalue 填充缺失值，注意：迭代持續到耗光最長的可迭代對象，效果如下：

它的實現細節：

它里面使用repeat，也就是在可迭代對象的長度未對齊時，根據 fillvalue 填充缺失值。理解上面代碼的關鍵是迭代器對象(iter)，next方法的特殊性：

結合這個提示再理解上面代碼，就不會吃力。