miércoles, 16 de noviembre de 2016

Iteradores y generadores


Iteradores


En Python existen diferentes estructuras de datos que pueden ser recorridas secuencialmente mediante el uso de bucles. Estos objetos llamados iteradores, básicamente, son secuencias, contenedores y ficheros de texto.

La declaración for/in se utiliza con frecuencia para recorrer los elementos de distintos tipos de iteradores: los caracteres de una cadena, los elementos de una lista o una tupla, las claves y/o valores de un diccionario e incluso las líneas de un archivo:

# Recorrer los caracteres de una cadena:

cadena = "Python"
for caracter in cadena:
    print(caracter)

# Recorrer caracteres de cadena anterior, en sentido inverso.
    
for caracter in cadena[::-1]:
    print(caracter)

# Recorrer los elementos de una lista

lista = ['una', 'lista', 'es', 'un', 'iterable']
for palabra in lista:
    print(palabra)
    
# Recorrer los elementos de la lista anterior, al revés

for palabra in lista[::-1]:
    print(palabra)

# Obtener índice para recorrer todos los elementos de la lista

for indice in range(len(lista)):
    print (indice, lista[indice])

# Recorrer las claves de un diccionario

artistas = { 'Lorca' : 'Escritor', 'Goya' : 'Pintor'}
for clave, valor in artistas.items():
    print(clave,':',valor)
    
# Leer las líneas de un archivo de texto, una a una

for linea in open("datos.txt"):
    print(linea.rstrip())



La función iter()


La función iter() se suele emplear para mostrar cómo funciona en realidad un bucle implementado con for/in. Antes del inicio del bucle la función iter() retorna el objeto iterable con el método subyacente __iter__(). Una vez iniciado el bucle, el método __next__() permite avanzar, en cada ciclo, al siguiente elemento hasta alcanzar el último. Cuando el puntero se encuentra en el último elemento si se ejecuta nuevamente el método __next__() el programa produce la excepción StopIteration:

lista = [10, 100, 1000, 10000]
iterador = iter(lista)
try:
    while True:
        print(iterador.__next__())        

except StopIteration:
    print("Se ha alcanzado el final de la lista")


Implementando una clase para iterar cadenas


Los métodos __next__() y __iter__() permiten declarar clases para crear iteradores a medida.

# Declara clase para recorrer caracteres de cadena de texto 
# desde el último al primer carácter

class Invertir:
     def __init__(self, cadena):
         self.cadena = cadena
         self.puntero = len(cadena)
     def __iter__(self):
         return(self) 
     def __next__(self):
         if self.puntero == 0:
             raise(StopIteration)
         self.puntero = self.puntero - 1
         return(self.cadena[self.puntero])

# Declara iterable y recorre caracteres

cadena_invertida = Invertir('Iterable')
iter(cadena_invertida)

for caracter in cadena_invertida:
     print(caracter, end=' ')

# Devuelven caracteres que restan por iterar (ninguno):

print(list(cadena_invertida.__iter__()))  # []



La función range()


Cuando se desea ejecutar un bucle un número de veces determinado se suele utilizar la función range() que genera un rango de valores numéricos iterables que no necesitan ser almacenados en una lista o tupla.

for elemento in range(1, 11):
    print(elemento, end=' ')  # 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

for elemento in range(10, 0, -1):
    print(elemento, end=' ')  # 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1    


Generadores


Los generadores son una forma sencilla y potente de iterador. Un generador es una función especial que produce secuencias completas de resultados en lugar de ofrecer un único valor. En apariencia es como una función típica pero en lugar de devolver los valores con return lo hace con la declaración yield. Hay que precisar que el término generador define tanto a la propia función como al resultado que produce.

Una característica importante de los generadores es que tanto las variables locales como el punto de inicio de la ejecución se guardan automáticamente entre las llamadas sucesivas que se hagan al generador, es decir, a diferencia de una función común, una nueva llamada a un generador no inicia la ejecución al principio de la función, sino que la reanuda inmediatamente después del punto donde se encuentre la última declaración yield (que es donde terminó la función en la última llamada).

# Declara generador

def gen_basico():
    yield "uno"   
    yield "dos"
    yield "tres"
   
for valor in gen_basico():
    print(valor)  # uno, dos, tres

# Crea objeto generador y muestra tipo de objeto

generador = gen_basico()
print(generador)  # generator object gen_basico at 0x7f75ffad55e8
print(type(generador))  # class 'generator'

# Convierte a lista el objeto generador y muestra elementos

lista = list(generador)
print(lista)  # ['uno', 'dos', 'tres']
print(type(lista))  # class 'list'

El siguiente generador produce una sucesión de 10 valores numéricos a partir de un valor inicial. El valor final se obtiene sumando 10 al inicial y el bucle se ejecuta mientras el valor inicial es menor que el final. El ejemplo muestra como se almacenan los valores de las variables en cada ciclo y el punto donde se reanuda el bucle en cada llamada.

def gen_diez_numeros(inicio):
    fin = inicio + 10    
    while inicio < fin:
        inicio+=1
        yield inicio, fin

for inicio, fin in gen_diez_numeros(23):
    print(inicio, fin)

En un generador la declaración yield puede aparecer en varías líneas e incluso dentro de un bucle. El intérprete Python producirá una excepción de tipo StopIteration si encuentra el comando return durante la ejecución de un generador.


Relacionado:


Ir al índice del tutorial de Python 

No hay comentarios: