Python zip()函数笔记

引子

最近在刷题时碰到一个排序的子问题，问题大致是有两个整型数组a和b，a和b的元素是一一对应的，现需要以a为基准排序，且a和b的对应关系不能变。
假设有数组$a=[100,700,300,150,450]$和$b=[1,2,3,4,5]$，根据上述题目要求，排序后应当有$a=[100,150,300,450,700]$和$b=[1,4,3,5,2]$。这个问题可以很方便的用Python的内置函数zip()和sorted()进行解决，代码如下所示：

a = [100, 700, 300, 150, 450]
b = [1, 2, 3, 4, 5]
z1, z2 = zip(*sorted(zip(a, b)))
z1 = list(z1)
z2 = list(z2)
print('a =', z1, '\nb =', z2)

输出为：

a = [100, 150, 300, 450, 700] 
b = [1, 4, 3, 5, 2]

说明

zip()函数用于将可迭代的对象（列表、元组、字典）作为参数，将对象中对应的元素打包成一个个元素，然后返回由这些元素组成的对象（Python 3中返回对象，Python 2中返回列表），这样做的好处是节约了不少的内存。
我们可以使用list()转换来输出列表。

语法

zip语法：

zip([iterable, …])

其中iterable表示一个或多个可迭代对象，在Python里可以是列表、元组、字典。
返回值是一个迭代器对象。

示例

看下面这段代码：

a = [1, 2, 3]
b = [4, 5, 6]

print(zip(a, b))
print(list(zip(a, b)))

输出为：

<zip object at 0x0000015C93E522C8>
[(1, 4), (2, 5), (3, 6)]

zip()函数返回的是可迭代对象，我们想要直接获取它的返回值，一般是将其转换为list或者tuple，而它们内部每个元素都是tuple形式的。
对于返回的list或tuple其内部每个元素都是tuple形式，我们还可以参考下面的例子：

a = [[1, 2], [3, 4]]
b = [[5, 6], [7, 8]]

z = list(zip(a, b))
print(z)

此时的输出为：

[([1, 2], [5, 6]), ([3, 4], [7, 8])]

当在循环中使用zip()函数时，实际上是使用的zip对象的__next__()方法。
比如我们可以这样用：

for z1, z2 in zip(a, b):
    print(z1, z2)

输出就为：

1 4
2 5
3 6

或者我们可以直接调用__next__()方法：

z = zip(a, b)
for i in range(len(a)):
    print(z.__next__())

这样输出就为：

(1, 4)
(2, 5)
(3, 6)

由于zip()函数返回的是迭代器对象，所以我们不能反复的使用返回值，比如像下面这样：

z = zip(a, b)
print(list(z))
for z1, z2 in z:
    print(z1, z2)

这时的输出是：

[(1, 4), (2, 5), (3, 6)]

可以看到for循环中无法再次获取值了。其实，这个问题也是可以解决的，只要将返回的对象转换成list或者tuple保存到新的变量就可以了，如下所示：

z = list(zip(a, b))
print(z)
for z1, z2 in z:
    print(z1, z2)

这时的输出是：

[(1, 4), (2, 5), (3, 6)]
1 4
2 5
3 6

另外，如果zip()函数输入的各个迭代器的元素个数不一致，则返回的列表与最短长度的对象相同，比如：

a = [1, 2, 3]
b = [4, 5, 6, 7, 8]

z = list(zip(a, b))
print(z)

输出为：

[(1, 4), (2, 5), (3, 6)]

最后，利用*操作符，也就是zip(*)函数可以将元组解压为列表，比如：

c = [['A', 'a'], ('B', 'b'), ('C', 'c')]
print(list(zip(*c)))

输出为：

[('A', 'B', 'C'), ('a', 'b', 'c')]

也就是说上面的c可以看做('A', 'B', 'C')和('a'，'b', 'c')压缩而成，解压后自然就得到他们两个了。
现在，对于引子里面的例子我想你应该看明白了。首先我们调用zip()函数将a和b打包成元组，然后再使用sorted()函数对其进行排序。由于排序的每个元素是一个由a和b中的对应元素组成的元组，而元组排序时默认以第一个成员为基准进行排序（也就是a中的元素），排序好之后再使用zip(*)函数对其解压，那么就得到了以a中元素为基准排序且b中元素与之一一对应的两个元组了。最后再将其转换成列表就是我们所要的了（根据实际需要也可以不转换，a和b现在都是元组类型，也是可迭代的）。
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