Python 迭代器

骑猪看日落 2023-06-01 06:21 16阅读 0赞

## 一、迭代器 ##

迭代是访问集合元素的一种方式。迭代器是一个可以记住遍历的位置的对象。迭代器对象从集合的第一个元素开始访问，直到所有的元素被访问完结束。迭代器只能往前不会后退。

### 1.1 判断一个对象是否可迭代 ###

可以使用 isinstance() 判断一个对象是否是 Iterable 对象：

In [50]: from collections import Iterable
    
    In [51]: isinstance([], Iterable)
    Out[51]: True
    
    In [52]: isinstance({}, Iterable)
    Out[52]: True
    
    In [53]: isinstance('abc', Iterable)
    Out[53]: True
    
    In [54]: isinstance(mylist, Iterable)
    Out[54]: False
    
    In [55]: isinstance(100, Iterable)
    Out[55]: False

### 1.2 可迭代对象的本质 ###

我们分析对可迭代对象进行迭代使用的过程，发现每迭代一次（即在for...in...中每循环一次）都会返回对象中的下一条数据，一直向后读取数据直到迭代了所有数据后结束。那么，在这个过程中就应该有一个“人”去记录每次访问到了第几条数据，以便每次迭代都可以返回下一条数据。我们把这个能帮助我们进行数据迭代的“人”称为迭代器(Iterator)。

可迭代对象的本质就是可以向我们提供一个这样的中间“人”即迭代器帮助我们对其进行迭代遍历使用。

可迭代对象通过\_\_iter\_\_方法向我们提供一个迭代器， 我们在迭代一个可迭代对象的时候，实际上就是先获取该对象提供的一个迭代器，然后通过这个迭代器来依次获取对象中的每一个数据.

那么也就是说，一个具备了\_\_iter\_\_方法的对象，就是一个可迭代对象

1 from collections import Iterable
     2 
     3 
     4 class MyList(object):
     5 
     6     def __init__(self):
     7         self.container = []
     8 
     9     def add(self, item):
    10         self.container.append(item)
    11 
    12     def __iter__(self):
    13         """返回一个迭代器"""
    14         pass
    15 
    16 
    17 mylist = MyList()
    18 print(isinstance(mylist, Iterable))     # True

这回测试发现添加了\_\_iter\_\_方法的mylist对象已经是一个可迭代对象了

### 1.3 iter()函数和next()函数 ###

list、tuple等都是可迭代对象，我们可以通过iter()函数获取这些可迭代对象的迭代器。然后我们可以对获取到的迭代器不断使用next()函数来获取下一条数据。iter()函数实际上就是调用了可迭代对象的\_\_iter\_\_方法。

>>> li = [11, 22, 33, 44, 55]
    >>> li_iter = iter(li)
    >>> next(li_iter)
    11
    >>> next(li_iter)
    22
    >>> next(li_iter)
    33
    >>> next(li_iter)
    44
    >>> next(li_iter)
    55
    >>> next(li_iter)
    Traceback (most recent call last):
    File "<stdin>", line 1, in <module>
    StopIteration
    >>>

注意，当我们已经迭代完最后一个数据之后，再次调用next()函数会抛出StopIteration的异常，来告诉我们所有数据都已迭代完成，不用再执行next()函数了。

### 1.4 如何判断一个对象是否是迭代器 ###

可以使用 isinstance() 判断一个对象是否是 Iterator 对象：

In [56]: from collections import Iterator
    
    In [57]: isinstance([], Iterator)
    Out[57]: False
    
    In [58]: isinstance(iter([]), Iterator)
    Out[58]: True
    
    In [59]: isinstance(iter("abc"), Iterator)
    Out[59]: True

### 1.5 迭代器Iterator ###

通过上面的分析，我们已经知道，迭代器是用来帮助我们记录每次迭代访问到的位置，当我们对迭代器使用next()函数的时候，迭代器会向我们返回它所记录位置的下一个位置的数据。实际上，在使用next()函数的时候，调用的就是迭代器对象的\_\_next\_\_方法（Python3中是对象的\_\_next\_\_方法，Python2中是对象的next()方法）。所以，我们要想构造一个迭代器，就要实现它的\_\_next\_\_方法。但这还不够，python要求迭代器本身也是可迭代的，所以我们还要为迭代器实现\_\_iter\_\_方法，而\_\_iter\_\_方法要返回一个迭代器，迭代器自身正是一个迭代器，所以迭代器的\_\_iter\_\_方法返回自身即可。

一个实现了\_\_iter\_\_方法和\_\_next\_\_方法的对象，就是迭代器。

1 # 实现迭代器(两个类的写法)
     2 class MyList(object):
     3     """
     4     自定义的一个可迭代对象
     5     """
     6 
     7     def __init__(self):
     8         self.items = []
     9 
    10     def add(self, val):
    11         self.items.append(val)
    12 
    13     def __iter__(self):
    14         myiterator = MyIterator(self)
    15 
    16         return myiterator
    17 
    18 
    19 class MyIterator(object):
    20     """
    21         自定义的供上面可迭代对象使用的一个迭代器
    22     """
    23     def __init__(self, mylist):
    24         self.mylist = mylist
    25         # current用来记录当前访问到的位置
    26         self.current = 0
    27 
    28     def __next__(self):
    29         if self.current < len(self.mylist.items):
    30             item = self.mylist.items[self.current]
    31             self.current += 1
    32             return item
    33         else:
    34             raise StopIteration
    35 
    36     def __iter__(self):
    37         return self
    38 
    39 
    40 if __name__ == '__main__':
    41     mylist = MyList()
    42     mylist.add(1)
    43     mylist.add(2)
    44     mylist.add(3)
    45     mylist.add(4)
    46     mylist.add(5)
    47     for num in mylist:
    48         print(num)

1 实现迭代器(写在一个类) 
     2 class MyList(object):
     3 
     4 
     5     def __init__(self):
     6         self.container = []
     7         self.current = 0
     8 
     9 
    10     def add(self, item):
    11         self.container.append(item)
    12 
    13 
    14     def __iter__(self):
    15 
    16 
    17         return self
    18 
    19 
    20     def __next__(self):
    21         if self.current < len(self.container):
    22             item = self.container[self.current]
    23             self.current += 1
    24             return item
    25         else:
    26             raise StopIteration
    27 
    28 
    29 
    30 
    31 my_list = MyList()
    32 my_list.add(1)
    33 my_list.add(2)
    34 my_list.add(3)
    35 my_list.add(4)
    36 my_list.add(5)
    37 
    38 
    39 for num in my_list:
    40     print(num)

### 1.6 for...in...循环的本质 ###

for item in Iterable 循环的本质就是先通过iter()函数获取可迭代对象Iterable的迭代器，然后对获取到的迭代器不断调用next()方法来获取下一个值并将其赋值给item，当遇到StopIteration的异常后循环结束。

迭代器的特点：

*  节省内存
 *  惰性机制
 *  不能反复，只能向下

### 1.7 迭代器的应用场景 ###

斐波那契数列

1 class FibIterator(object):
     2     """
     3         斐波那契数列
     4     """
     5 
     6     def __init__(self, n):
     7         """
     8         :param n:int, 指明生成数列的前n个数
     9         """
    10         self.n = n
    11         # current用来保存当前生成到数列中的第几个数了
    12         self.current = 0
    13         # num1用来保存前前一个数，初始值为数列中的第一个数0
    14         self.num1 = 0
    15         # num2用来保存前一个数，初始值为数列中的第二个数1
    16         self.num2 = 1
    17 
    18     def __next__(self):
    19         """
    20         被next()函数调用来获取下一个数
    21         :return:
    22         """
    23 
    24         if self.current < self.n:
    25             num = self.num1
    26             self.num1, self.num2 = self.num2, self.num1+self.num2
    27             self.current += 1
    28             return num
    29         else:
    30             raise StopIteration
    31 
    32     def __iter__(self):
    33         """
    34         "迭代器的__iter__返回自身即可
    35         :return:
    36         """
    37         return self
    38 
    39 
    40 if __name__ == '__main__':
    41     fib = FibIterator(10)
    42     for num in fib:
    43         print(num, end=" ")

除了for循环能接收可迭代对象，list、tuple等也能接收。

1 除了for循环能接收可迭代对象，list、tuple等也能接收。
    2 
    3 li = list(FibIterator(15))
    4 print(li)
    5 tp = tuple(FibIterator(6))
    6 print(tp)

转载于:https://www.cnblogs.com/fengyuhao/p/11541630.html