Python 迭代器

迭代器是可以迭代的對象。 在本教程中，您將學習迭代器的工作原理以及如何使用__iter__和__next__方法構(gòu)建自己的迭代器。

Python中的迭代器是什么？

迭代器在Python中無處不在。它們在for循環(huán)，理解，生成器等中優(yōu)雅地實現(xiàn)，但卻隱藏在眼皮底下。

Python中的Iterator只是一個可以迭代的對象。一個將返回數(shù)據(jù)的對象，一次返回一個元素。

從技術(shù)上講，Python 迭代器對象必須實現(xiàn)兩個特殊方法，__iter__()和__next__()統(tǒng)稱為迭代器協(xié)議。

如果我們可以從對象獲得迭代器，則該對象稱為可迭代。Python中的大多數(shù)內(nèi)置容器（例如：list，tuple，string等）都是可迭代的。

iter()函數(shù)（也就是__iter__()方法）從它們返回一個迭代器。

通過Python中的迭代器進行迭代

我們使用該next()函數(shù)手動遍歷迭代器的所有項目。 當我們到達末尾并且沒有更多數(shù)據(jù)要返回時，它將引發(fā)StopIteration。 以下是一個示例。。

# 定義一個列表
my_list = [4, 7, 0, 3]

# 使用iter()獲得迭代器
my_iter = iter(my_list)

## 使用iter()獲得迭代器 

#輸出 4
print(next(my_iter))

#輸出 7
print(next(my_iter))

## next（obj）與obj .__ next __()相同

#輸出 0
print(my_iter.__next__())

#輸出 3
print(my_iter.__next__())

## 這將引起錯誤，沒有項目剩下
next(my_iter)

一種自動迭代的更優(yōu)雅的方法是使用for循環(huán)。使用此方法，我們可以迭代可以返回迭代器的任何對象，例如列表，字符串，文件等。

>>> for element in my_list:
...     print(element)
...     
4
7
0
3

for循環(huán)實際上如何工作？

正如我們在上面的示例中看到的那樣，for循環(huán)能夠自動遍歷列表。

實際上，for循環(huán)可以迭代任何可迭代的對象。讓我們仔細看看如何for在Python中實際實現(xiàn)循環(huán)。

for element in iterable:
    # 對元素做點什么

實際上是實現(xiàn)為。

# 創(chuàng)建一個迭代器對象iterable
iter_obj = iter(iterable)

# 無限循環(huán)
while True:
    try:
        # 獲取下一項
        element = next(iter_obj)
        # 對元素做點什么
    except StopIteration:
        # 如果引發(fā)StopIteration，則從循環(huán)中斷
        break

因此，在內(nèi)部，for循環(huán)通過在iterable上調(diào)用iter（）創(chuàng)建一個迭代器對象iter_obj。

具有諷刺意味的是，這個for循環(huán)實際上是一個無限的while循環(huán)。

在循環(huán)內(nèi)部，它調(diào)用next()來獲取下一個元素，并使用這個值執(zhí)行for循環(huán)的主體。當所有的項都用完后，StopIteration被拋出，它在內(nèi)部被捕獲，循環(huán)結(jié)束。注意，任何其他類型的異常都會通過。

用Python構(gòu)建自己的迭代器

在Python中從頭開始構(gòu)建迭代器很容易。我們只需要實現(xiàn)這些方法__iter__()和__next__()。

__iter__()方法返回迭代器對象本身。如果需要，可以執(zhí)行一些初始化。

__next__()方法必須返回序列中的下一項。在到達終點時，以及在隨后的調(diào)用中，它必須引發(fā)StopIteration。

這里，我們展示了一個示例，它將在每次迭代中為我們提供2的次冪。冪指數(shù)從0到用戶設置的數(shù)字。

class PowTwo:
    """實現(xiàn)迭代器的類
             二的冪"""

    def __init__(self, max = 0):
        self.max = max

    def __iter__(self):
        self.n = 0
        return self

    def __next__(self):
        if self.n <= self.max:
            result = 2 ** self.n
            self.n += 1
            return result
        else:
            raise StopIteration

現(xiàn)在，我們可以創(chuàng)建一個迭代器，并如下進行迭代。

>>> a = PowTwo(4)
>>> i = iter(a)
>>> next(i)
1
>>> next(i)
2
>>> next(i)
4
>>> next(i)
8
>>> next(i)
16
>>> next(i)
Traceback (most recent call last):
...
StopIteration

我們還可以使用for循環(huán)來迭代迭代器類。

>>> for i in PowTwo(5):
...     print(i)
...     
1
2
4
8
16
32

Python無限迭代器

迭代器對象中的項不必耗盡?？赡苡袩o限的迭代器(永遠不會結(jié)束)。在處理這樣的迭代器時，我們必須小心。

這是一個演示無限迭代器的簡單示例。

內(nèi)置函數(shù) iter()可以用兩個參數(shù)調(diào)用，其中第一個參數(shù)必須是可調(diào)用對象(函數(shù))，第二個參數(shù)是標記。迭代器調(diào)用這個函數(shù)，直到返回的值等于標記值為止。

>>> int()
0

>>> inf = iter(int,1)
>>> next(inf)
0
>>> next(inf)
0

我們可以看到int()函數(shù)始終返回0。因此，將其作為iter(int,1)傳遞將返回一個迭代器，該迭代器調(diào)用int()直到返回值等于1。這永遠不會發(fā)生，并且我們得到一個無限迭代器。

我們還可以構(gòu)建自己的無限迭代器。理論上，以下迭代器將返回所有奇數(shù)。

class InfIter:
    """無限迭代器返回所有
                 奇數(shù)"""

    def __iter__(self):
        self.num = 1
        return self

    def __next__(self):
        num = self.num
        self.num += 2
        return num

運行如下。

>>> a = iter(InfIter())
>>> next(a)
1
>>> next(a)
3
>>> next(a)
5
>>> next(a)
7

等等...

在這些類型的無限迭代器上進行迭代時，請小心包含終止條件。

使用迭代器的優(yōu)點是節(jié)省了資源。如上所示，我們無需將整個數(shù)字系統(tǒng)存儲在內(nèi)存中就可以獲得所有奇數(shù)。從理論上講，我們可以在有限內(nèi)存中包含無限項。

迭代器還使我們的代碼看起來很酷。

有一種在Python中創(chuàng)建迭代器的簡便方法。要了解更多信息，請訪問：Python生成器yield。