【第十四篇】Python 迭代器

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)