迭代器

迭代（iterate）意味著重復(fù)多次，就像循環(huán)那樣。工作中我們一定使用for循環(huán)迭代過列表和字典，但實(shí)際上也可迭代其他對象：實(shí)現(xiàn)了方法__iter__的對象。方法__iter__返回一個(gè)迭代器，它是包含方法__next__的對象，而調(diào)用這個(gè)方法時(shí)可不提供任何參數(shù)。當(dāng)你調(diào)用方法__next__時(shí)，迭代器應(yīng)返回其下一個(gè)值。如果迭代器沒有可供返回的值，應(yīng)引發(fā)StopIteration異常。你還可使用內(nèi)置的便利函數(shù)next。

__iter__

用于定義一個(gè)可迭代對象（iterable）。通過實(shí)現(xiàn) __iter__ 方法，我們可以使自定義的對象能夠被 for 循環(huán)等迭代器相關(guān)的操作使用。

python中哪些是可迭代對象呢？我們可以測試一下

def is_iterable(param):
 ? ?try:
 ? ? ? ?iter(param)
 ? ? ? ?return True
 ? ?except TypeError:
 ? ? ? ?return False
?
?
params = [
 ? ?1234,
 ? ?'1234',
 ?  [1, 2, 3, 4],
 ? ?set([1, 2, 3, 4]),
 ?  {1: 1, 2: 2, 3: 3, 4: 4},
 ?  (1, 2, 3, 4)
]
?
for param in params:
 ? ?print(f'{param} is iterable? {is_iterable(param)}')
'''
1234 is iterable? False
1234 is iterable? True
[1, 2, 3, 4] is iterable? True
{1, 2, 3, 4} is iterable? True
{1: 1, 2: 2, 3: 3, 4: 4} is iterable? True
(1, 2, 3, 4) is iterable? True
'''

可以看到列表、元組、字典、集合、字符串都是可迭代對象，查看源碼，發(fā)現(xiàn)他們都實(shí)現(xiàn)了__iter__方法

def __iter__(self, *args, **kwargs): # real signature unknown
 ? ?""" Implement iter(self). """
 ? ?pass
?

方法__iter__返回一個(gè)迭代器，它是包含方法__next__的對象，而調(diào)用這個(gè)方法時(shí)可不提供任何參數(shù)。當(dāng)你調(diào)用方法__next__時(shí)，迭代器應(yīng)返回其下一個(gè)值。

實(shí)踐

示例一

迭代器實(shí)現(xiàn)斐波那契數(shù)列

class Fibs:
 ? ?def __init__(self):
 ? ? ? ?self.a = 0
 ? ? ? ?self.b = 1
?
 ? ?def __iter__(self):
 ? ? ? ?return FibIterator(self.a, self.b)
?
?
class FibIterator:
?
 ? ?def __init__(self, a, b):
 ? ? ? ?self.a = a
 ? ? ? ?self.b = b
?
 ? ?def __next__(self):
 ? ? ? ?self.a, self.b = self.b, self.a + self.b
 ? ? ? ?return self.a
?
 ? ?def __iter__(self):
 ? ? ? ?return self
?
?
fibs = Fibs()
for f in fibs:
 ? ?print(f)
 ? ?if f > 10:
 ? ? ? ?break
'''
1
1
2
3
5
8
13
'''

這段代碼，Fibs 類是一個(gè)可迭代對象，并且在 __iter__ 方法中返回一個(gè)迭代器對象 FibIterator(self.a, self.b)。

FibIterator 類是一個(gè)迭代器對象，它包含 __next__ 和 __iter__ 方法。

在 FibIterator 的 __init__ 方法中，初始化了兩個(gè)變量 self.a 和 self.b 分別表示斐波那契數(shù)列中的前兩個(gè)元素。

__next__ 方法會根據(jù)迭代邏輯計(jì)算出下一個(gè)斐波那契數(shù)，并將 self.a 和 self.b 更新為下一次迭代所需的值。然后，它返回當(dāng)前的斐波那契數(shù)。

__iter__ 方法在這個(gè)示例中實(shí)現(xiàn)了迭代器對象的自引用，即返回自身，使得迭代器對象本身也可以被迭代。

當(dāng)你使用 for 循環(huán)迭代 fibs 對象時(shí)，它會調(diào)用 fibs 對象的 __iter__ 方法獲取迭代器對象，然后重復(fù)調(diào)用迭代器對象的 __next__ 方法來獲取斐波那契數(shù)列中的下一個(gè)數(shù)。

示例二

使用自定義的迭代器類來生成一個(gè)遞增序列

class IncrementIterator:
 ? ?def __init__(self, start, step):
 ? ? ? ?self.current = start
 ? ? ? ?self.step = step
?
 ? ?def __iter__(self):
 ? ? ? ?return self
?
 ? ?def __next__(self):
 ? ? ? ?value = self.current
 ? ? ? ?self.current += self.step
 ? ? ? ?return value
?

在這個(gè)例子中，IncrementIterator 類表示一個(gè)遞增序列的迭代器。它接受兩個(gè)參數(shù) start 和 step，分別表示初始值和遞增步長。

__init__ 方法初始化了兩個(gè)實(shí)例變量 self.current 和 self.step，分別用于存儲當(dāng)前值和遞增步長。

__iter__ 方法返回迭代器對象本身，即 self。這樣可以使迭代器對象本身也是可迭代的。

__next__ 方法計(jì)算并返回當(dāng)前值，并將 self.current 增加 self.step，以準(zhǔn)備下一次迭代。

以下是如何使用 IncrementIterator 迭代器生成遞增序列的示例代碼：

iterator = IncrementIterator(0, 2)
for num in iterator:
 ? ?print(num)
 ? ?if num >= 10:
 ? ? ? ?break

這段代碼會生成一個(gè)從 0 開始，每次遞增 2 的遞增序列。在 for 循環(huán)中，迭代器對象 iterator 會自動(dòng)調(diào)用 __iter__ 方法獲取迭代器本身，并重復(fù)調(diào)用 __next__ 方法來獲取下一個(gè)遞增值。

迭代器創(chuàng)建序列

對迭代器和可迭代對象進(jìn)行迭代之外，還可將它們轉(zhuǎn)換為序列。比如下面這個(gè)例子

class TestIterator:
 ? ?value = 0
?
 ? ?def __next__(self):
 ? ? ? ?self.value += 1
 ? ? ? ?if self.value > 10: raise StopIteration
 ? ? ? ?return self.value
?
 ? ?def __iter__(self):
 ? ? ? ?return self
?
ti = TestIterator()
print(list(ti)) # [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

這段代碼使用list顯式地將迭代器轉(zhuǎn)換為列表。

iter函數(shù)

可迭代對象調(diào)用 iter() 函數(shù)，可以得到一個(gè)迭代器。迭代器可以通過 next() 函數(shù)來得到下一個(gè)元素，從而支持遍歷。

l = [1,2,3,4]
it = iter(l)
print(next(it)) # 1
print(type(it)) # <class 'list_iterator'>

使用迭代器的意義

有人說為啥要用迭代器，我用列表也可以呀，為啥不用列表呢？因?yàn)樵诤芏嗲闆r下，你可能只想逐個(gè)地獲取值，而不是使用列表一次性獲取。這是因?yàn)槿绻泻芏嘀担斜砜赡苷加锰嗟膬?nèi)存。使用迭代器相對于直接使用列表的優(yōu)勢在于節(jié)省內(nèi)存和提高性能。下面是一個(gè)例子來說明這一點(diǎn)：

我們需要生成一個(gè)非常大的數(shù)列，比如一個(gè)包含 1 到 1000000 的連續(xù)整數(shù)序列。如果我們使用列表來存儲這個(gè)數(shù)列，就需要將所有的數(shù)都存儲在內(nèi)存中，這會消耗大量的內(nèi)存空間。

my_list = list(range(1, 1000001))

然而，如果我們使用迭代器來生成這個(gè)數(shù)列，只需要在需要使用時(shí)逐個(gè)生成數(shù)字，而不需要一次性存儲全部數(shù)字。這節(jié)省了大量的內(nèi)存空間。

class MyIterator:
 ? ?def __init__(self, start, end):
 ? ? ? ?self.current = start
 ? ? ? ?self.end = end
?
 ? ?def __iter__(self):
 ? ? ? ?return self
?
 ? ?def __next__(self):
 ? ? ? ?if self.current > self.end:
 ? ? ? ? ? ?raise StopIteration
 ? ? ? ?else:
 ? ? ? ? ? ?value = self.current
 ? ? ? ? ? ?self.current += 1
 ? ? ? ? ? ?return value
?
my_iterator = MyIterator(1, 1000000)
?
for num in my_iterator:
 ? ?print(num)

過使用迭代器，我們避免了一次性將所有數(shù)字存儲在內(nèi)存中的需求，減少了內(nèi)存的占用。相比之下，使用列表則需要先生成并存儲所有數(shù)字，會占用大量的內(nèi)存。

此外，迭代器還具有惰性求值的特點(diǎn)，即只在需要時(shí)才生成下一個(gè)元素。這種特性在處理大量數(shù)據(jù)時(shí)非常有用，可以減少不必要的計(jì)算和處理時(shí)間。

因此，使用迭代器可以節(jié)省內(nèi)存，并在處理大量數(shù)據(jù)時(shí)提高性能。它們可以逐個(gè)生成序列中的元素，而無需一次性將所有元素存儲在內(nèi)存中。

最后

通過上述例子，可以知道實(shí)現(xiàn)了方法__iter__的對象是可迭代的，而實(shí)現(xiàn)了方法__next__的對象是迭代器。

以上就是Python中的迭代器詳解的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Python迭代器的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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