Python学习之迭代器与生成器

Posted 2020-11-26 imark7

一.迭代器

1.迭代器介绍

迭代器即用来迭代取值的工具，而迭代是重复反馈过程的活动，其目的通常是为了逼近所需的目标或结果，每一次对过程的重复称为一次“迭代”，而每一次迭代得到的结果会作为下一次迭代的初始值,单纯的重复并不是迭代。

while True:
    msg = input(‘>>: ‘).strip()
    print(msg)

下述while循环才是一个迭代过程，不仅满足重复，而且以每次重新赋值后的index值作为下一次循环中新的索引进行取值，反复迭代，最终可以取尽列表中的值。

goods=[‘mac‘,‘lenovo‘,‘acer‘,‘dell‘,‘sony‘]

index=0
while index < len(goods):
    print(goods[index])
    index+=1

 

1.1可迭代对象

通过索引的方式进行迭代取值，实现简单，但仅适用于序列类型：字符串，列表，元组。对于没有索引的字典、集合等非序列类型，必须找到一种不依赖索引来进行迭代取值的方式，这就用到了迭代器。

要想了解迭代器为何物，必须事先搞清楚一个很重要的概念：可迭代对象(Iterable)。从语法形式上讲，内置有__iter__方法的对象都是可迭代对象，字符串、列表、元组、字典、集合、打开的文件都是可迭代对象：

{‘name‘:‘egon‘}.__iter__
{7,8,9}.__iter__
……

可迭代对象（"可以转换成迭代器的对象"）：内置有__iter__方法对象
可迭代对象.__iter__(): 得到迭代器对象

1.2迭代器对象

调用obj.iter()方法返回的结果就是一个迭代器对象(Iterator)。迭代器对象是内置有iter和next方法的对象，打开的文件本身就是一个迭代器对象，执行迭代器对象.iter()方法得到的仍然是迭代器本身，而执行迭代器.next()方法就会计算出迭代器中的下一个值。 迭代器是Python提供的一种统一的、不依赖于索引的迭代取值方式，只要存在多个“值”，无论序列类型还是非序列类型都可以按照迭代器的方式取值。

>>> s={1,2,3} # 可迭代对象s
>>> i=iter(s)  # 本质就是在调用s.__iter__(),返回s的迭代器对象i，
>>> next(i) # 本质就是在调用i.__next__()
1
>>> next(i)
2
>>> next(i)
3
>>> next(i)  #抛出StopIteration的异常，代表无值可取，迭代结束

迭代器对象：内置有__next__方法并且内置有__iter__方法的对象
迭代器对象.__next__（）：得到迭代器的下一个值
迭代器对象.__iter__（）：得到迭代器的本身，说白了调了跟没调一个样子

1.3for循环原理
有了迭代器后，我们便可以不依赖索引迭代取值了，使用while循环的实现方式如下

goods=[‘mac‘,‘lenovo‘,‘acer‘,‘dell‘,‘sony‘]
i=iter(goods) #每次都需要重新获取一个迭代器对象
while True:
    try:
        print(next(i))
    except StopIteration: #捕捉异常终止循环
        break

for循环又称为迭代循环，in后可以跟任意可迭代对象，上述while循环可以简写为

goods=[‘mac‘,‘lenovo‘,‘acer‘,‘dell‘,‘sony‘]
for item in goods:   
    print(item)

for 循环在工作时，首先会调用可迭代对象goods内置的iter方法拿到一个迭代器对象，然后再调用该迭代器对象的next方法将取到的值赋给item,执行循环体完成一次循环，周而复始，直到捕捉StopIteration异常，结束迭代。

 

1.4 迭代器的优缺点

优点：

1、为序列和非序列类型提供了一种统一的迭代取值方式。

2、惰性计算：迭代器对象表示的是一个数据流，可以只在需要时才去调用next来计算出一个值，就迭代器本身来说，同一时刻在内存中只有一个值，因而可以存放无限大的数据流，而对于其他容器类型，如列表，需要把所有的元素都存放于内存中，受内存大小的限制，可以存放的值的个数是有限的。

 

缺点：

1、除非取尽，否则无法获取迭代器的长度

2、只能取下一个值，不能回到开始，更像是‘一次性的’，迭

代器产生后的唯一目标就是重复执行next方法直到值取尽，否则就会停留在某个位置，等待下一次调用next；若是要再次迭代同个对象，你只能重新调用iter方法去创建一个新的迭代器对象，如果有两个或者多个循环使用同一个迭代器，必然只会有一个循环能取到值。

 

二.生成器

若函数体包含yield关键字，再调用函数，并不会执行函数体代码，得到的返回值即生成器对象。生成器内置有__iter__和__next__方法，所以生成器本身就是一个迭代器。

def func():
    print(‘第一次‘)
    yield 1
    print(‘第二次‘)
    yield 2
    print(‘第三次‘)
    yield 3
    print(‘第四次‘)
# g=func()
# print(g)
# 生成器就是迭代器
# g.__iter__()
# g.__next__()

既然生成器对象属于迭代器，那么必然可以使用for循环迭代，如下：

def my_range(start,stop,step=1):
    # print(‘start...‘)
    while start < stop:
        yield start
        start+=step
    # print(‘end....‘)

for n in my_range(1,7,2):
    print(n)

有了yield关键字，我们就有了一种自定义迭代器的实现方式。yield可以用于返回值，但不同于return，函数一旦遇到return就结束了，而yield可以保存函数的运行状态挂起函数，用来返回多次值。