Python zip() 函数

Python zip() 语法

zip() 是 Python 的一个内置函数，它接收多个可迭代对象（如列表）作为参数，然后将这些对象相同位置的元素打包成一个个元组，最后返回由这些元组组成的 zip 对象。

语法：

zip(iterable1, iterable2, ..., iterableN, strict=False)

说明：

zip() 函数接收以下参数。

• iterable1, iterable2, ..., iterableN（必选）：都是可迭代对象。
• strict（可选，默认值：False）：是一个布尔值。如果为 True，当可迭代对象长度不一致时抛出 ValueError。

如果只有一个可迭代对象作为参数传入 zip()，它会返回一个由 “单个元素元组” 组成的迭代器。如果没有传入任何可迭代对象，zip() 将返回一个空的迭代器。

Python zip() 摘要

Python zip() 示例

接下来，我们通过几个简单的例子来讲解一下 Python zip() 函数是如何使用的。

示例 1：zip() 接收 2 个可迭代对象

names = ['Jack', 'Lucy', 'Tony']
ids = [1001, 1002, 1003]
result = zip(names, ids)
print(result)
print(list(result))

运行结果如下。

<zip object at 0x000002158749D340>
[('Jack', 1001), ('Lucy', 1002), ('Tony', 1003)]

分析：

zip() 返回的是一个 zip 对象，这里使用了 list() 函数将其转化为列表。当然了，你也可以使用 tuple()、str()、dict()、set() 等函数转换成你想要的类型。

示例 2：zip() 接收 n 个可迭代对象

names = ['Jack', 'Lucy', 'Tony']
ids = [1001, 1002, 1003]
grades = [95, 100, 85]
result = zip(names, ids, grades)
print(result)
print(list(result))

运行结果如下。

<zip object at 0x00000250E8BFD280>
[('Jack', 1001, 95), ('Lucy', 1002, 100), ('Tony', 1003, 85)]

分析：

不管 zip() 接收多少个可迭代对象作为参数，它都是将相同位置的元素组成一个个元组。

示例 3：使用 “* 运算符” 解包

students = [('Jack', 20), ('Lucy', 21), ('Tony', 19)]
names, ages = zip(*students)

print(names)
print(ages)

运行结果如下。

('Jack', 'Lucy', 'Tony')
(20, 21, 19)

分析：

*students 表示对 students 进行解包，此时 zip(*students) 得到的是：

zip(('Jack', 20), ('Lucy', 21), ('Tony', 19))

由于 zip() 函数是将相同位置的元素打包在一起，此时迭代器内部会生成两个元组：('Jack', 'Lucy', 'Tony') 和 (20, 21, 19)。通过多变量赋值机制，这两个元组被分别解包并赋给了 names 和 ages 变量。

示例 4：zip() 使用 strict 模式

try:
    list(zip([1, 2], ['a'], strict=True))
except ValueError as e:
    print(e)

运行结果如下。

zip() argument 2 is shorter than argument 1

分析：

当 strict = True 时，如果长度不一致，则会抛出 ValueError 异常。

深入了解 zip()

zip() 函数不仅仅是简单地打包数据，它还有一些非常重要的特性和高级用法，能让我们的代码更简洁高效。

1. 惰性计算特性

zip 对象是一个迭代器，具有惰性计算的特性。这意味着它不会立即生成所有结果，而是在需要时才计算。

比如在下面代码中，由于迭代器只能遍历一次，因此第一次调用 list(z) 时会输出正确结果。但第二次调用时，迭代器已经耗尽，此时返回的是一个空列表。如果需要重复使用，我们可以将其转换为列表或重新创建 zip 对象。

z = zip([1, 2], ['a', 'b'])
print(list(z))      # 输出 : [(1, 'a'), (2, 'b')]
print(list(z))      # 输出 : [] (迭代器已耗尽)

2. 与 itertools.zip_longest() 的区别

zip() 函数在处理长度不一致的可迭代对象时，会以最短的那个可迭代对象为准，当最短的序列用尽时就停止。这可能会导致数据截断。

如果我们希望结果的长度与最长的可迭代对象保持一致，并且用一个默认值填充那些不足的空缺，此时需要使用 itertools 模块中的 zip_longest() 函数。

比如在下面代码中，list(zip_longest([1, 2, 3], ['a', 'b'], fillvalue='-')) 会将第三个位置填充为 '-'，确保结果长度与最长列表一致。

from itertools import zip_longest
list1 = [1, 2, 3]
list2 = ['a', 'b']
print(list(zip_longest(list1, list2, fillvalue='-')))    # 输出 : [(1, 'a'), (2, 'b'), (3, '-')]

3. 转置二维矩阵

zip() 函数还有一个非常巧妙且强大的用途：转置二维矩阵（即交换矩阵的行和列）。这通常通过结合星号操作符 (*) 来实现。

“*” 在这里起到了 “解包 (unpacking)” 的作用。当我们将一个可迭代对象（比如一个列表的列表，它代表矩阵的行）前面加上 “*” 并传递给 zip() 时， “*” 会把这个可迭代对象中的每个子元素（即矩阵的每一行）解包成独立的参数。

然后，zip() 就会将这些独立的 “行” 视为单独的可迭代对象，并像平常一样将它们对应位置的元素打包成元组，从而实现了行列的互换。

比如在下面代码中，list(zip(*matrix)) 将 [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]] 转置为 [(1, 4, 7), (2, 5, 8), (3, 6, 9)]，从而实现行列互换的效果。

matrix = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]
transposed = list(zip(*matrix))
print(transposed)      # 输出 : [(1, 4, 7), (2, 5, 8), (3, 6, 9)]