Python列表：查找交替的最大值和最小值及其索引

本文介绍了如何在Python列表中查找交替出现的最大值和最小值，并获取它们对应的索引。通过使用`itertools.groupby`和`accumulate`等工具，我们可以高效地提取出列表中符合特定模式的元素及其位置信息，并提供了两种实现方法，帮助读者理解和应用。

在处理Python列表时，有时我们需要提取符合特定模式的元素，例如，交替出现的最大值和最小值。以下介绍两种使用 itertools 模块中的 groupby 和 accumulate 函数来实现此目标的方法。

方法一：使用 groupby 直接提取值和索引

此方法利用 groupby 函数将列表中的元素按照递增趋势进行分组，然后从每个分组中提取最后一个元素的索引和值。

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from itertools import groupby

myList = [10, 12, 18, 20, 25, 18, 17, 16, 10, 20, 30, 35, 40, 35, 30, 20, 15]

d = [(myList[i], i) for _, (*_, i) in groupby(range(1, len(myList)),
                                            key=lambda i: myList[i-1] < myList[i])]

print(d)
# 输出: [(25, 4), (10, 8), (40, 12), (15, 16)]

代码解释：

1. groupby(range(1, len(myList)), key=lambda i: myList[i-1] < myList[i]): 这部分是核心。

   • range(1, len(myList)) 生成索引序列，用于遍历列表（从索引1开始，因为我们需要比较相邻元素）。
   • key=lambda i: myList[i-1] < myList[i] 定义了分组的规则。它比较当前元素 myList[i] 和前一个元素 myList[i-1]。如果当前元素大于前一个元素，则返回 True，否则返回 False。groupby 函数根据这个 True/False 值进行分组。

2. [ (myList[i],i) for _,(*_,i) in groupby(...)]: 这部分用于提取结果。

   • groupby 返回的是一个迭代器，每次迭代返回一个键和一个组。在这里，键是 True 或 False (表示递增或递减趋势)，组是一个迭代器，包含属于该组的索引。
   • (*_, i) 解包组迭代器。 _ 表示我们不关心的中间索引， i 是最后一个索引（也就是每个递增/递减趋势的终点）。
   • (myList[i], i) 创建一个元组，包含该索引对应的值 myList[i] 和索引 i 本身。

方法二：先计算索引，再提取值

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此方法首先使用 groupby 和 accumulate 函数计算出所有需要提取的元素的索引，然后根据索引提取对应的值。

from itertools import groupby, accumulate

myList = [10, 12, 18, 20, 25, 18, 17, 16, 10, 20, 30, 35, 40, 35, 30, 20, 15]

d = (b > a for a, b in zip(myList, myList[1:]))
*indexes, = accumulate(len(g) for _, (*g,) in groupby(d))
values = [myList[i] for i in indexes]

print(indexes)
print(values)

# 输出:
# [4, 8, 12, 16]
# [25, 10, 40, 15]

代码解释：

1. d = (b > a for a, b in zip(myList, myList[1:])): 生成一个布尔类型的生成器，指示相邻元素是否递增。zip(myList, myList[1:]) 将列表与其自身错位一个位置进行配对，然后比较每对元素。

2. *indexes, = accumulate(len(g) for _, (*g,) in groupby(d)): 计算出所有需要提取的元素的索引。

   • groupby(d) 根据 d 中的布尔值对递增/递减趋势进行分组。
   • len(g) 计算每个组的长度（即每个递增/递减趋势的长度）。
   • accumulate(...) 计算累积和。累积和的结果就是每个递增/递减趋势的最后一个元素的索引。
   • *indexes, = ... 使用解包操作符 * 将 accumulate 返回的迭代器转换为一个列表 indexes。

3. values = [myList[i] for i in indexes]: 根据计算出的索引列表 indexes 提取对应的值。

注意事项：

• 这两种方法都依赖于 itertools 模块，该模块提供了许多高效的迭代器工具。
• 第一种方法更简洁，直接提取值和索引。第二种方法将索引计算和值提取分离，可能更易于理解和调试。
• 如果列表为空或只有一个元素，这两种方法都会产生错误。在使用之前，应该对列表进行检查。
• 这两种方法都假设列表中的元素至少有一次递增和一次递减。如果列表是单调递增或单调递减的，结果可能不符合预期。

总结：

通过使用 itertools.groupby 和 itertools.accumulate 函数，我们可以有效地从Python列表中提取交替出现的最大值和最小值，并获取它们的索引。 选择哪种方法取决于具体的需求和偏好。第一种方法更简洁，而第二种方法可能更易于理解和调试。在实际应用中，需要根据列表的特点和预期的结果进行适当的调整。

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