解锁 Python 宝藏模块：itertools 从入门到黑魔法，42 个实战技巧让你写出极致优雅的代码

解锁 Python 宝藏模块：itertools 从入门到黑魔法，42 个实战技巧让你写出极致优雅的代码

今天要和大家聊一个被严重低估却又强大到令人发指的标准库模块——itertools。

如果你问我：“你最离不开的 Python 标准库是哪个？”
我几乎不假思索地回答：itertools。
它只有不到 2000 行代码，却能解决 80% 以上的“循环嵌套爆炸”“组合排列头疼”“无限序列卡顿”等问题。更重要的是，用了 itertools 之后，你的代码会从“能跑”变成“优雅得像艺术品”。

这篇文章既适合刚学完列表、字典、for 循环的小白，也适合天天写高并发爬虫、数据管道的老司机。读完你会发现，题目里的第 42 个问题根本不是重点，真正让你惊掉下巴的是：原来 Python 标准库里藏着这么多生产力炸弹！

一、先说 itertools 到底是干什么的？

一句话总结：
itertools 是为迭代器而生的“乐高积木工厂”。

它提供了几十个高效、惰性的迭代器工具函数，专门解决以下几类痛点：

• 组合爆炸（排列、组合、笛卡尔积）
• 无限序列（自然数、常量流、循环）
• 分组、切片、窗口滑动
• 过滤、映射、压缩
• 链式拼接、拆分、合并

最重要的是：它们全部基于迭代器协议，几乎不占内存，速度极快（C 语言实现）。

二、九大分类 + 42 个实战技巧（带完整代码）

1. 无限迭代器：永远不会停的流水线

from itertools import count, cycle, repeat

# 1. count(start, step) —— 永不停止的等差数列
for i in count(10, 5):          # 10, 15, 20, 25...
    if i > 100: break
    print(i)

# 2. cycle —— 无限循环某个可迭代对象
i = 0
for lang in cycle(['Python', 'Go', 'Java']):
    print(lang)
    i += 1
    if i > 15: break

# 3. repeat(elem, times) —— 重复某个元素
list(repeat('牛啊!', 5))        # ['牛啊!', '牛啊!', '牛啊!', '牛啊!', '牛啊!']

实战技巧：在游戏中实现“无限地形生成”、日志轮询、模拟数据流时，这三个神器能省下几百行代码。

2. 有限序列的组合神器（面试/算法必备）

from itertools import permutations, combinations, combinations_with_replacement, product

# 4. permutations —— 全排列（顺序有关）
list(permutations('ABC', 2))    # AB AC BA BC CA CB

# 5. combinations —— 组合（顺序无关）
list(combinations('ABCD', 3))   # ABC ABD ACD BCD

# 6. combinations_with_replacement —— 可重复组合
list(combinations_with_replacement('ABC', 2))   # AA AB AC BB BC CC

# 7. product —— 笛卡尔积（最容易爆内存，但也最常用）
list(product([1,2], ['A','B'], repeat=1))
# (1,'A'), (1,'B'), (2,'A'), (2,'B')

真实案例：我曾经用 product + 多进程池，在 3 分钟内暴力跑完 800 万组股票多因子组合测试，纯手工写要写三层 for 循环，代码量直接膨胀 5 倍。

3. 过滤与映射类

from itertools import compress, dropwhile, takewhile, filterfalse

# 8. compress(data, selectors) —— 根据布尔掩码过滤
data = ['Python', 'Java', 'Go', 'Rust']
selectors = [True, False, True, False]
list(compress(data, selectors)