python迭代器常見(jiàn)用法實(shí)例分析
本文實(shí)例講述了python迭代器常見(jiàn)用法。分享給大家供大家參考,具體如下:
迭代器
迭代是訪問(wèn)集合元素的一種方式。迭代器是一個(gè)可以記住遍歷的位置的對(duì)象。迭代器對(duì)象從集合的第一個(gè)元素開(kāi)始訪問(wèn),直到所有的元素被訪問(wèn)完結(jié)束。迭代器只能往前不會(huì)后退。
1. 可迭代對(duì)象
我們已經(jīng)知道可以對(duì)list、tuple、str等類型的數(shù)據(jù)使用for…in…的循環(huán)語(yǔ)法從其中依次拿到數(shù)據(jù)進(jìn)行使用,我們把這樣的過(guò)程稱為遍歷,也叫迭代。
但是,是否所有的數(shù)據(jù)類型都可以放到for…in…的語(yǔ)句中,然后讓for…in…每次從中取出一條數(shù)據(jù)供我們使用,即供我們迭代嗎?
>>> for i in 100: ... print(i) ... Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> TypeError: 'int' object is not iterable >>> # int整型不是iterable,即int整型不是可以迭代的 # 我們自定義一個(gè)容器MyList用來(lái)存放數(shù)據(jù),可以通過(guò)add方法向其中添加數(shù)據(jù) >>> class MyList(object): ... def __init__(self): ... self.container = [] ... def add(self, item): ... self.container.append(item) ... >>> mylist = MyList() >>> mylist.add(1) >>> mylist.add(2) >>> mylist.add(3) >>> for num in mylist: ... print(num) ... Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> TypeError: 'MyList' object is not iterable >>> # MyList容器的對(duì)象也是不能迭代的
我們自定義了一個(gè)容器類型MyList,在將一個(gè)存放了多個(gè)數(shù)據(jù)的MyList對(duì)象放到for…in…的語(yǔ)句中,發(fā)現(xiàn)for…in…并不能從中依次取出一條數(shù)據(jù)返回給我們,也就說(shuō)我們隨便封裝了一個(gè)可以存放多條數(shù)據(jù)的類型卻并不能被迭代使用。
我們把可以通過(guò)for…in…這類語(yǔ)句迭代讀取一條數(shù)據(jù)供我們使用的對(duì)象稱之為可迭代對(duì)象(Iterable)**。
2. 如何判斷一個(gè)對(duì)象是否可以迭代
可以使用 isinstance() 判斷一個(gè)對(duì)象是否是 Iterable 對(duì)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
3. 可迭代對(duì)象的本質(zhì)
我們分析對(duì)可迭代對(duì)象進(jìn)行迭代使用的過(guò)程,發(fā)現(xiàn)每迭代一次(即在for…in…中每循環(huán)一次)都會(huì)返回對(duì)象中的下一條數(shù)據(jù),一直向后讀取數(shù)據(jù)直到迭代了所有數(shù)據(jù)后結(jié)束。那么,在這個(gè)過(guò)程中就應(yīng)該有一個(gè)“人”去記錄每次訪問(wèn)到了第幾條數(shù)據(jù),以便每次迭代都可以返回下一條數(shù)據(jù)。我們把這個(gè)能幫助我們進(jìn)行數(shù)據(jù)迭代的“人”稱為迭代器(Iterator)。
可迭代對(duì)象的本質(zhì)就是可以向我們提供一個(gè)這樣的中間“人”即迭代器幫助我們對(duì)其進(jìn)行迭代遍歷使用。
可迭代對(duì)象通過(guò)__iter__方法向我們提供一個(gè)迭代器,我們?cè)诘粋€(gè)可迭代對(duì)象的時(shí)候,實(shí)際上就是先獲取該對(duì)象提供的一個(gè)迭代器,然后通過(guò)這個(gè)迭代器來(lái)依次獲取對(duì)象中的每一個(gè)數(shù)據(jù).
那么也就是說(shuō),一個(gè)具備了__iter__方法的對(duì)象,就是一個(gè)可迭代對(duì)象。
>>> class MyList(object): ... def __init__(self): ... self.container = [] ... def add(self, item): ... self.container.append(item) ... def __iter__(self): ... """返回一個(gè)迭代器""" ... # 我們暫時(shí)忽略如何構(gòu)造一個(gè)迭代器對(duì)象 ... pass ... >>> mylist = MyList() >>> from collections import Iterable >>> isinstance(mylist, Iterable) True >>> # 這回測(cè)試發(fā)現(xiàn)添加了__iter__方法的mylist對(duì)象已經(jīng)是一個(gè)可迭代對(duì)象了
4. iter()函數(shù)與next()函數(shù)
list、tuple等都是可迭代對(duì)象,我們可以通過(guò)iter()函數(shù)獲取這些可迭代對(duì)象的迭代器。然后我們可以對(duì)獲取到的迭代器不斷使用next()函數(shù)來(lái)獲取下一條數(shù)據(jù)。iter()函數(shù)實(shí)際上就是調(diào)用了可迭代對(duì)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,當(dāng)我們已經(jīng)迭代完最后一個(gè)數(shù)據(jù)之后,再次調(diào)用next()函數(shù)會(huì)拋出StopIteration的異常,來(lái)告訴我們所有數(shù)據(jù)都已迭代完成,不用再執(zhí)行next()函數(shù)了。
5. 如何判斷一個(gè)對(duì)象是否是迭代器
可以使用 isinstance() 判斷一個(gè)對(duì)象是否是 Iterator 對(duì)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
6. 迭代器Iterator
通過(guò)上面的分析,我們已經(jīng)知道,迭代器是用來(lái)幫助我們記錄每次迭代訪問(wèn)到的位置,當(dāng)我們對(duì)迭代器使用next()函數(shù)的時(shí)候,迭代器會(huì)向我們返回它所記錄位置的下一個(gè)位置的數(shù)據(jù)。實(shí)際上,在使用next()函數(shù)的時(shí)候,調(diào)用的就是迭代器對(duì)象的__next__方法(Python3中是對(duì)象的__next__方法,Python2中是對(duì)象的next()方法)。所以,我們要想構(gòu)造一個(gè)迭代器,就要實(shí)現(xiàn)它的__next__方法。但這還不夠,python要求迭代器本身也是可迭代的,所以我們還要為迭代器實(shí)現(xiàn)__iter__方法,而__iter__方法要返回一個(gè)迭代器,迭代器自身正是一個(gè)迭代器,所以迭代器的__iter__方法返回自身即可。
一個(gè)實(shí)現(xiàn)了__iter__方法和__next__方法的對(duì)象,就是迭代器
class MyList(object): """自定義的一個(gè)可迭代對(duì)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): """自定義的供上面可迭代對(duì)象使用的一個(gè)迭代器""" def __init__(self, mylist): self.mylist = mylist # current用來(lái)記錄當(dāng)前訪問(wèn)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)
7. for…in…循環(huán)的本質(zhì)
for item in Iterable 循環(huán)的本質(zhì)就是先通過(guò)iter()函數(shù)獲取可迭代對(duì)象Iterable的迭代器,然后對(duì)獲取到的迭代器不斷調(diào)用next()方法來(lái)獲取下一個(gè)值并將其賦值給item,當(dāng)遇到StopIteration的異常后循環(huán)結(jié)束。
8. 迭代器的應(yīng)用場(chǎng)景
我們發(fā)現(xiàn)迭代器最核心的功能就是可以通過(guò)next()函數(shù)的調(diào)用來(lái)返回下一個(gè)數(shù)據(jù)值。如果每次返回的數(shù)據(jù)值不是在一個(gè)已有的數(shù)據(jù)集合中讀取的,而是通過(guò)程序按照一定的規(guī)律計(jì)算生成的,那么也就意味著可以不用再依賴一個(gè)已有的數(shù)據(jù)集合,也就是說(shuō)不用再將所有要迭代的數(shù)據(jù)都一次性緩存下來(lái)供后續(xù)依次讀取,這樣可以節(jié)省大量的存儲(chǔ)(內(nèi)存)空間。
舉個(gè)例子,比如,數(shù)學(xué)中有個(gè)著名的斐波拉契數(shù)列(Fibonacci),數(shù)列中第一個(gè)數(shù)為0,第二個(gè)數(shù)為1,其后的每一個(gè)數(shù)都可由前兩個(gè)數(shù)相加得到:
0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, …
現(xiàn)在我們想要通過(guò)for…in…循環(huán)來(lái)遍歷迭代斐波那契數(shù)列中的前n個(gè)數(shù)。那么這個(gè)斐波那契數(shù)列我們就可以用迭代器來(lái)實(shí)現(xiàn),每次迭代都通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算來(lái)生成下一個(gè)數(shù)。
class FibIterator(object): """斐波那契數(shù)列迭代器""" def __init__(self, n): """ :param n: int, 指明生成數(shù)列的前n個(gè)數(shù) """ self.n = n # current用來(lái)保存當(dāng)前生成到數(shù)列中的第幾個(gè)數(shù)了 self.current = 0 # num1用來(lái)保存前前一個(gè)數(shù),初始值為數(shù)列中的第一個(gè)數(shù)0 self.num1 = 0 # num2用來(lái)保存前一個(gè)數(shù),初始值為數(shù)列中的第二個(gè)數(shù)1 self.num2 = 1 def __next__(self): """被next()函數(shù)調(diào)用來(lái)獲取下一個(gè)數(shù)""" 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 self if __name__ == '__main__': fib = FibIterator(10) for num in fib: print(num, end=" ")
9. 并不是只有for循環(huán)能接收可迭代對(duì)象
除了for循環(huán)能接收可迭代對(duì)象,list、tuple等也能接收。
li = list(FibIterator(15)) print(li) tp = tuple(FibIterator(6)) print(tp)
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希望本文所述對(duì)大家Python程序設(shè)計(jì)有所幫助。
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