14. 实现可迭代对象和迭代器对象

短命女 2023-08-17 17:28 102阅读 0赞

例如，某天气软件要求，通过网络抓取各个城市气温信息，并依次显示：

北京：15 ~ 20
    天津：17 ~ 22
    长春：12 ~ 18
    ...

如果一次抓取所有城市气温信息再显示，显示第一个城市气温时，有很高的延时，并且浪费存储空间。

要求：以“用时访问”的策略，并将所有城市气温信息封装到一个对象里，可用for循环进行迭代。

解决方案：

Step1：实现一个迭代器对象WeatherIterator，它的`__next__()`方法每次返回一个城市的气温；

Step2：实现一个迭代器对象WeatherIterable，它的`__iter__()`方法返回一个WeatherIterator对象。

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*  对于`Iterable`类：

>>> from collections.abc import Iterable
    
    >>> issubclass(int, Iterable)
    False
    
    >>> issubclass(str, Iterable)
    True
    
    >>> issubclass(list, Iterable)
    True
    
    >>> issubclass(dict, Iterable)
    True

`Iterable`类是提供了`__iter__()`方法的抽象基类。**iterable表示可迭代对象**，即能够逐一返回其成员项的对象。可迭代对象被可用于for循环以及许多其他需要一个序列的地方（`zip()`、`map()`、…）。当一个可迭代对象作为参数传给内置函数`iter()`时，它会返回该对象的迭代器。

使用`isinstance(obj, Iterable)`可以检测一个对象是否已经注册到`Iterable`或者实现`__iter__()`函数；但检测一个对象是否是可迭代对象的唯一可信赖的方法是调用 `iter(obj)`。

*  对于`Iterator`类：

>>> from collections.abc import Iterator
    
    >>> issubclass(int, Iterator)
    False
    
    >>> issubclass(str, Iterator)
    False
    
    >>> issubclass(list, Iterator)
    False
    
    >>> issubclass(dict, Iterator)
    False

`Iterator`类是提供了`__iter__()`和`__next__()`方法的抽象基类，它继承`Iterable`类。**iterator表示迭代器对象**，即用来表示一连串数据流的对象。重复调用迭代器的`__next__()`方法（或将其传给内置函数`next()`）将逐个返回流中的项。

迭代器必须具有`__iter__()`方法用来返回该迭代器对象自身，因此**迭代器对象必定也是可迭代对象，但可迭代对象不一定是迭代器对象**。

*  `Iterable`与`Iterator`区别：

判断是否是`Iterable`与`Iterator`：

isinstance(obj, Iterable)
    
    isinstance(obj, Iterator)

**凡是可以for循环的，都是Iterable；凡是可以`next()`的，都是Iterator。Iterable是一次性消费的，不同的Iterable之间没有关联**。Python中的for循环就是通过`next()`实现的。

集合数据类型如list、truple、dict、str，都是Itrable不是Iterator，但可以通过`iter()`函数获得一个Iterator对象。

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*  方案示例：

使用迭代器：

from collections.abc import Iterable, Iterator
    import requests
    
    class WeatherIterator(Iterator):
    
        def __init__(self, cities):
            self.cities = cities
            self.index = 0
    
    
        def __next__(self):
            if self.index == len(self.cities):
                raise StopIteration
                
            city = self.cities[self.index]
            self.index += 1
            return self.get_weather(city)
    
        def get_weather(self, city):
            url = 'http://wthrcdn.etouch.cn/weather_mini?city=' + city
            r = requests.get(url)
            data = r.json()['data']['forecast'][0]
            return city, data['high'], data['low']
    
    
    class WeatherIterable(Iterable):
        
        def __init__(self, cities):
            self.cities = cities
    
        def __iter__(self):
            return WeatherIterator(self.cities)
    
    
    def show(w):
        for x in w:
            print(x)
    
    w = WeatherIterable(['北京', '上海', '深圳'] * 3)
    show(w)

结果：

('北京', '高温 33℃', '低温 20℃')
    ('上海', '高温 35℃', '低温 27℃')
    ('深圳', '高温 32℃', '低温 26℃')
    ('北京', '高温 33℃', '低温 20℃')
    ('上海', '高温 35℃', '低温 27℃')
    ('深圳', '高温 32℃', '低温 26℃')
    ('北京', '高温 33℃', '低温 20℃')
    ('上海', '高温 35℃', '低温 27℃')
    ('深圳', '高温 32℃', '低温 26℃')

通过迭代器对象，实现“用时访问”，每次返回一个城市的气温信息。可迭代对象类WeatherIterable必须要定义，因为迭代器对象是一次性的。

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*  方案示例：

使用生成器：

from collections.abc import Iterable
    import requests
    
    class WeatherIterable(Iterable):
        
        def __init__(self, cities):
            self.cities = cities
    
        def __iter__(self):
            for city in self.cities:
                yield self.get_weather(city)
    
        def get_weather(self, city):
            url = 'http://wthrcdn.etouch.cn/weather_mini?city=' + city
            r = requests.get(url)
            data = r.json()['data']['forecast'][0]
            return city, data['high'], data['low']
    
    
    def show(w):
        for x in w:
            print(x)
    
    w = WeatherIterable(['北京', '上海', '深圳'] * 3)
    show(w)

结果：

('北京', '高温 33℃', '低温 20℃')
    ('上海', '高温 36℃', '低温 26℃')
    ('深圳', '高温 32℃', '低温 27℃')
    ('北京', '高温 33℃', '低温 20℃')
    ('上海', '高温 36℃', '低温 26℃')
    ('深圳', '高温 32℃', '低温 27℃')
    ('北京', '高温 33℃', '低温 20℃')
    ('上海', '高温 36℃', '低温 26℃')
    ('深圳', '高温 32℃', '低温 27℃')

通过生成器，不需要手动去维护迭代状态，生成器对象可以自动维护迭代状态，每次yield才返回一个气温信息。

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