嵌套for循环：为什么内循环只执行一次？答案

【问题标题】：Nested for-loop: why is the inner loop only executed once?嵌套for循环：为什么内循环只执行一次？
【发布时间】：2017-09-20 05:16:06
【问题描述】：

我对在 python 中使用双 for 循环感到困惑，这是我的代码：

import numpy as np

range1 = np.linspace(1,6,10)
range2 = reversed(np.linspace(1,6,10))

for t1 in range1:
    print t1
    for t2 in range2:
        print t1,t2

输出是这样的：

1.0
1.0 6.0
1.0 5.44444444444
1.0 4.88888888889
1.0 4.33333333333
1.0 3.77777777778
1.0 3.22222222222
1.0 2.66666666667
1.0 2.11111111111
1.0 1.55555555556
1.0 1.0
1.55555555556
2.11111111111
2.66666666667
3.22222222222
3.77777777778
4.33333333333
4.88888888889
5.44444444444
6.0

它只对外循环的第一个值执行内循环，为什么会这样？如何让它遍历第一个和第二个变量的所有组合？

【问题讨论】：

标签： python loops for-loop nested reverse

【解决方案1】：

reversed() 产生一个迭代器；一旦到达迭代器的末尾，就不能再使用它：

>>> it = reversed([1, 2, 3])
>>> list(it)
[3, 2, 1]
>>> list(it)
[]

为嵌套循环创建一个新的迭代器：

for t1 in range1:
    print t1
    for t2 in reversed(range1):
        print t1,t2

reversed() documentation 链接到iterator glossary entry：

当没有更多数据可用时，会引发StopIteration 异常。 此时，迭代器对象已用尽，对其__next__() 方法的任何进一步调用只需再次引发StopIteration。

我的大胆强调。

【讨论】：

它并不总是生成器。如果类实现了__reversed__，它几乎可以返回任何东西。但是对于np.array，你是对的！
嗯，在第一个内循环中使用 range1 会不会遇到同样的问题，而没有为外循环留下任何东西？
@MSeifert：__reversed__ documentation 要求返回一个迭代器。
@TimPietzcker：range() 是一个序列，而不是一个生成器，参见the documentation：range 类型代表一个不可变的数字序列。
@Jérôme：完全正确。创建列表的完整副本具有reversed 避免的内存成本。当然，这可能是值得付出的代价。但是当你使用reversed()时，你每次都必须在循环中创建一个新的。

【解决方案2】：

在每个尊重 python 数据模型的实现中，reversed 的结果只能被耗尽一次（因为它应该返回一个在第一次遍历后被耗尽的迭代器）。在该迭代器用尽之后，它将不再有 yield 任何项目。但是你可以简单地使用切片来反转你的数组：

range2 = np.linspace(1,6,10)[::-1]

for t1 in range1:
    print t1
    for t2 in range2:
        print t1,t2

numpy.arrays 的基本切片非常高效，甚至不需要复制原始文件。

鉴于您使用arrays，您应该知道迭代它们是一个非常缓慢的操作，因为在迭代过程中每个值都需要拆箱。如果您确实需要遍历一维 arrays（提示：您通常不需要），您应该将它们转换为 lists：

range1 = np.linspace(1,6,10).tolist()
range2 = np.linspace(1,6,10)[::-1].tolist()

因为与for-loop 中的（隐式）拆箱相比，tolist 在拆箱时效率更高。

【讨论】：

【解决方案3】：

reversed 返回一个迭代器。一个迭代器只能使用一次。

您在第一次迭代期间使用该迭代器。

要多次使用迭代器，可以将其存储在list：

import numpy as np

range1 = np.linspace(1,6,10)
range2 = list(reversed(np.linspace(1,6,10)))  # store in list

for t1 in range1:
    print t1
    for t2 in range2:
        print t1,t2

迭代器的一个好处是永远不会计算整个列表。您可以在不创建整个 [0, 1, ..., 1000000] 列表的情况下迭代超过 100 万个元素，如果您的算法希望在满足条件时跳出循环，这会更好。

在像 OP 这样的简单情况下，列表很短，并且您知道您将遍历所有元素，因此使用列表足够简单且高效。

【讨论】：