Python迭代器与生成器

Posted 2021-02-15 gzhjj

1. 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。
迭代器有两个基本的方法：iter()和next()。
可迭代对象Iterable包括：

• 列表、元组、字典、集合（set）、字符串
• 生成器（generator）

>>> from collections import Iterable
>>> isinstance([], Iterable) # 判断一个对象是否可迭代
True
>>> isinstance({}, Iterable)
True
>>> isinstance('abc', Iterable)
True
>>> isinstance(100, Iterable)
False

>>>list=[1,2,3,4]
>>> it = iter(list)    # 创建迭代器对象
>>> print (next(it))   # 输出迭代器的下一个元素
1
>>> print (next(it))
2

迭代器对象可以使用常规for语句进行遍历。

list=[1,2,3,4]
it = iter(list)    # 创建迭代器对象
for x in it:
    print (x, end=" ")
    
# 1 2 3 4 

把一个类作为一个迭代器使用需要在类中实现两个方法__iter__()与__next__()。

class MyNumbers:
    def __iter__(self):
        self.a = 1
        return self
 
    def __next__(self):
        if self.a <= 5:
            x = self.a
            self.a += 1
            return x
        else:
            raise StopIteration
 
myclass = MyNumbers()
myiter = iter(myclass)
 
for x in myiter:
    print(x)

# 1
# 2
# 3
# 4
# 5  

StopIteration异常用于标识迭代的完成，防止出现无限循环的情况，在__next__()方法中我们可以设置在完成指定循环次数后触发StopIteration异常来结束迭代。

2. 生成器

生成器是一个返回迭代器的函数，只能用于迭代操作，更简单点理解生成器就是一个迭代器。

2.1 创建生成器的简单方法

>>> L = [x * x for x in range(6)]
>>> L
[0, 1, 4, 9, 16, 25]
>>> g = (x * x for x in range(6)) # 创建生成器
>>> g
<generator object <genexpr> at 0x00000231F9699308>

>>> g = (x * x for x in range(6)) # 创建生成器
>>> next(g)
0
>>> next(g)
1
>>> next(g)
4
>>> next(g)
9
>>> next(g)
16
>>> next(g)
25
>>> next(g)
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#7>", line 1, in <module>
    next(g)
StopIteration

因为生成器（generator）是一个可迭代对象，所以可以使用for循环。

>>> g = (x * x for x in range(6)) # 创建生成器
>>> for n in g:
        print(n)

    
0
1
4
9
16
25

2.2 使用函数来实现生成器

def fib(max):
    n, a, b = 0, 0, 1
    while n < max:
        yield b
        a, b = b, a + b # 相当于依次执行 a = b 和 b = a + b
        n = n + 1
    return 'done'
    
for n in fib(6):
    print(n)

# 1
# 1
# 2
# 3
# 5
# 8 

通过捕获StopIteration错误，在StopIteration的value中拿到生成器的返回值。

def fib(max):
    n, a, b = 0, 0, 1
    while n < max:
        yield b
        a, b = b, a + b
        n = n + 1
    return 'done'
    
g = fib(6)
while True:
    try:
        x = next(g)
        print(x)
    except StopIteration as e:
        print('Generator return value:', e.value)
        break

# 1
# 1
# 2
# 3
# 5
# 8
# Generator return value: done

参考资料：

• Python3 教程 | 菜鸟教程
• Python教程 - 廖雪峰的官方网站