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Python中如何加速数据迭代—itertools高效遍历方法

星夢妙者

发布： 2025-07-05 14:10:15

原创

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python中处理大量数据时，使用itertools模块能显著提升迭代效率。1. itertools采用惰性求值机制，如count()函数可按需生成数据，减少内存占用；2. 提供高效组合筛选函数，combinations和permutations用于生成不重复组合与排列，chain用于优雅合并多个迭代器；3. groupby适用于已排序数据的分组操作，需先按键排序以确保正确性；4. 其他实用工具包括islice控制迭代范围，filterfalse反向过滤，tee复制迭代器，组合使用可进一步提升性能。

Python中如何加速数据迭代—itertools高效遍历方法

在Python中处理大量数据时，如果迭代效率不够高，程序整体性能可能会大打折扣。itertools模块提供了一系列高效的迭代器工具，能帮助我们以更简洁、更快速的方式完成数据遍历和组合操作。

1. itertools的基本优势：惰性求值 + 内存友好

传统的列表推导式虽然写起来方便，但遇到超大数据集时容易一次性加载太多内容到内存里。而itertools中的函数几乎都是惰性求值的，也就是说它们不会马上生成所有结果，而是按需逐个生成。

比如使用itertools.count()可以创建一个无限递增的迭代器：

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from itertools import count

for i in count():
    print(i)
    if i >= 5:
        break

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这种方式比先构造一个非常大的列表再循环要节省很多资源。

2. 常用高效函数：批量组合与筛选

combinations / permutations：组合排列不用愁

当你需要枚举所有可能的组合或排列时，手动嵌套循环不仅麻烦还容易出错。这两个函数直接帮你搞定。

combinations(iterable, r)：从可迭代对象中选出r个元素的所有不重复组合。
permutations(iterable, r=None)：所有长度为r的排列（顺序不同视为不同项）。

例如：

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from itertools import combinations

chars = ['a', 'b', 'c']
list(combinations(chars, 2))  # [('a','b'), ('a','c'), ('b','c')]

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chain：合并多个迭代器更优雅

如果你有多个列表或者其它迭代对象，想统一处理，可以用chain代替多次拼接操作：

from itertools import chain

list1 = [1, 2]
list2 = [3, 4]
combined = chain(list1, list2)  # 等价于 [1,2,3,4]

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这样避免了中间创建完整新列表的过程。

3. 分组处理利器：groupby的正确打开方式

groupby是处理已排序数据分组的好帮手。它要求输入的数据必须已经按照目标键排好序，否则无法正确分组。

举个例子：

from itertools import groupby

data = [
    {'name': 'Alice', 'age': 20},
    {'name': 'Bob', 'age': 20},
    {'name': 'Charlie', 'age': 25}
]

# 按照年龄分组
key_func = lambda x: x['age']
for key, group in groupby(sorted(data, key=key_func), key=key_func):
    print(f"Age {key}:")
    for person in group:
        print(person)

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注意：