Wie kann ich in Python effizient über überlappende Paare (oder N-Element-Fenster) von Listenwerten iterieren?

Iterieren über überlappende Paare von Listenwerten

Beim Iterieren über eine Python-Liste ist es oft notwendig, sowohl auf das aktuelle als auch auf die nachfolgenden Elemente zuzugreifen. Während die Verwendung der Zip-Funktion zum Paaren aufeinanderfolgender Werte effektiv ist, gibt es möglicherweise einen effizienteren Ansatz.

Verwendung der Funktion „pairwise()“

Python 3.8 stellt die Itertools bereit. Die Funktion „pairwise()“, die aufeinanderfolgende Elemente eines iterierbaren Elements paart:

import itertools

def pairwise(iterable):
    "s -> (s0, s1), (s1, s2), (s2, s3), ..."
    a, b = itertools.tee(iterable)
    next(b, None)
    return zip(a, b)

Diese Funktion erstellt zwei Iteratoren, a und b, das auf das erste Element der Eingabeiterable zeigt. b wird um einen Schritt vorgerückt, was dazu führt, dass a auf das aktuelle Element und b auf das nächste Element zeigt. zip wird dann verwendet, um die Elemente aus beiden Iteratoren zu koppeln.

Beispielverwendung:

the_list = ['a', 'b', 'c', 'd']

for current, next in pairwise(the_list):
    print(current, next)

# Output:
# a b
# b c
# c d

Vorbehalte:

Es ist wichtig zu beachten, dass „pairwise()“ durch mehrmaliges Durchlaufen des Iterierbaren funktioniert. Das bedeutet, dass, wenn ein Iterator deutlich schneller voranschreitet als andere, die Implementierung möglicherweise verbrauchte Elemente im Speicher behält, um sicherzustellen, dass sie allen Iteratoren zur Verfügung stehen.

Andere Optionen für N-Element-Windows

Die Funktion „pairwise()“ kann erweitert werden, um Fenster beliebiger Größe zu erstellen:

def n_wise(iterable, n):
    "s -> (s0, s1, ..., s(n-1)), (s1, s2, ..., s(n)), ..."
    iterators = itertools.tee(iterable, n)
    for i in range(1, n):
        next(iterators[i], None)
    return zip(*iterators)

Zum Beispiel, um über Tripel zu iterieren in einer Liste:

for triplet in n_wise(the_list, 3):
    print(*triplet)

# Output:
# a b c
# b c d

Schlussfolgerung:

Während die traditionelle Methode der Iteration über überlappende Paare mithilfe von zip realisierbar ist, bieten die Funktionen „pairwise()“ und „n_wise“ eine Prägnante und effiziente Möglichkeit, das gleiche Ergebnis für Fenster jeder Größe zu erzielen.

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