Python迭代器

Posted 2021-03-25 skytechfyh

目录

• 迭代器
  • 判断一个对象是否可迭代
  • 可迭代对象的本质
  • iter()函数和next()函数
  • 如何判断一个对象是否是迭代器
  • 迭代器Iterator
  • for...in...循环的本质
  • 迭代器的应用场景

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。

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

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。

from collections import Iterable


class MyList(object):

    def __init__(self):
        self.container = []

    def add(self, item):
        self.container.append(item)

    def __iter__(self):
        """返回一个迭代器"""
        pass


mylist = MyList()
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

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)
>>> next(li_iter)
>>> next(li_iter)
>>> next(li_iter)
>>> next(li_iter)
>>> 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。

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

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。

# 实现迭代器(两个类的写法)
class MyList(object):
    """
    自定义的一个可迭代对象
    """

    def __init__(self):
        self.items = []

    def add(self, val):
        self.items.append(val)

    def __iter__(self):
        myiterator = MyIterator(self)

        return myiterator


class MyIterator(object):
    """
        自定义的供上面可迭代对象使用的一个迭代器
    """
    def __init__(self, mylist):
        self.mylist = mylist
        # current用来记录当前访问到的位置
        self.current = 0

    def __next__(self):
        if self.current < len(self.mylist.items):
            item = self.mylist.items[self.current]
            self.current += 1
            return item
        else:
            raise StopIteration

    def __iter__(self):
        return self


if __name__ == '__main__':
    mylist = MyList()
    mylist.add(1)
    mylist.add(2)
    mylist.add(3)
    mylist.add(4)
    mylist.add(5)
    for num in mylist:
        print(num)

实现迭代器(写在一个类) 
class MyList(object):


    def __init__(self):
        self.container = []
        self.current = 0


    def add(self, item):
        self.container.append(item)


    def __iter__(self):


        return self


    def __next__(self):
        if self.current < len(self.container):
            item = self.container[self.current]
            self.current += 1
            return item
        else:
            raise StopIteration




my_list = MyList()
my_list.add(1)
my_list.add(2)
my_list.add(3)
my_list.add(4)
my_list.add(5)


for num in my_list:
    print(num)

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

迭代器的应用场景

class FibIterator(object):
    """
        斐波那契数列
    """

    def __init__(self, n):
        """
        :param n:int, 指明生成数列的前n个数
        """
        self.n = n
        # current用来保存当前生成到数列中的第几个数了
        self.current = 0
        # num1用来保存前前一个数，初始值为数列中的第一个数0
        self.num1 = 0
        # num2用来保存前一个数，初始值为数列中的第二个数1
        self.num2 = 1

    def __next__(self):
        """
        被next()函数调用来获取下一个数
        :return:
        """

        if self.current < self.n:
            num = self.num1
            self.num1, self.num2 = self.num2, self.num1+self.num2
            self.current += 1
            return num
        else:
            raise StopIteration

    def __iter__(self):
        """
        "迭代器的__iter__返回自身即可
        :return:
        """
        return self


if __name__ == '__main__':
    fib = FibIterator(10)
    for num in fib:
        print(num, end=" ")

除了for循环能接收可迭代对象，list、tuple等也能接收。

# 除了for循环能接收可迭代对象，list、tuple等也能接收。

li = list(FibIterator(15))
print(li)
tp = tuple(FibIterator(6))
print(tp)