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python迭代器常見用法實(shí)例分析

 更新時間:2019年11月22日 09:55:53   作者:小飛俠v科比  
這篇文章主要介紹了python迭代器常見用法,結(jié)合實(shí)例形式分析了Python迭代器概念、功能、常見操作方法及相關(guān)注意事項(xiàng),需要的朋友可以參考下

本文實(shí)例講述了python迭代器常見用法。分享給大家供大家參考,具體如下:

迭代器

迭代是訪問集合元素的一種方式。迭代器是一個可以記住遍歷的位置的對象。迭代器對象從集合的第一個元素開始訪問,直到所有的元素被訪問完結(jié)束。迭代器只能往前不會后退。

1. 可迭代對象

我們已經(jīng)知道可以對list、tuple、str等類型的數(shù)據(jù)使用for…in…的循環(huán)語法從其中依次拿到數(shù)據(jù)進(jìn)行使用,我們把這樣的過程稱為遍歷,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
# 我們自定義一個容器MyList用來存放數(shù)據(jù),可以通過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容器的對象也是不能迭代的

我們自定義了一個容器類型MyList,在將一個存放了多個數(shù)據(jù)的MyList對象放到for…in…的語句中,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,也就說我們隨便封裝了一個可以存放多條數(shù)據(jù)的類型卻并不能被迭代使用。

我們把可以通過for…in…這類語句迭代讀取一條數(shù)據(jù)供我們使用的對象稱之為可迭代對象(Iterable)**。

2. 如何判斷一個對象是否可以迭代

可以使用 isinstance() 判斷一個對象是否是 Iterable 對象:

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. 可迭代對象的本質(zhì)

我們分析對可迭代對象進(jìn)行迭代使用的過程,發(fā)現(xiàn)每迭代一次(即在for…in…中每循環(huán)一次)都會返回對象中的下一條數(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,在這個過程中就應(yīng)該有一個“人”去記錄每次訪問到了第幾條數(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)。

可迭代對象的本質(zhì)就是可以向我們提供一個這樣的中間“人”即迭代器幫助我們對其進(jìn)行迭代遍歷使用。

可迭代對象通過__iter__方法向我們提供一個迭代器,我們在迭代一個可迭代對象的時候,實(shí)際上就是先獲取該對象提供的一個迭代器,然后通過這個迭代器來依次獲取對象中的每一個數(shù)據(jù).

那么也就是說,一個具備了__iter__方法的對象,就是一個可迭代對象。

>>> class MyList(object):
...   def __init__(self):
...       self.container = []
...   def add(self, item):
...       self.container.append(item)
...   def __iter__(self):
...       """返回一個迭代器"""
...       # 我們暫時忽略如何構(gòu)造一個迭代器對象
...       pass
...
>>> mylist = MyList()
>>> from collections import Iterable
>>> isinstance(mylist, Iterable)
True
>>>
# 這回測試發(fā)現(xiàn)添加了__iter__方法的mylist對象已經(jīng)是一個可迭代對象了

4. iter()函數(shù)與next()函數(shù)

list、tuple等都是可迭代對象,我們可以通過iter()函數(shù)獲取這些可迭代對象的迭代器。然后我們可以對獲取到的迭代器不斷使用next()函數(shù)來獲取下一條數(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)迭代完最后一個數(shù)據(jù)之后,再次調(diào)用next()函數(shù)會拋出StopIteration的異常,來告訴我們所有數(shù)據(jù)都已迭代完成,不用再執(zhí)行next()函數(shù)了。

5. 如何判斷一個對象是否是迭代器

可以使用 isinstance() 判斷一個對象是否是 Iterator 對象:

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

通過上面的分析,我們已經(jīng)知道,迭代器是用來幫助我們記錄每次迭代訪問到的位置,當(dāng)我們對迭代器使用next()函數(shù)的時候,迭代器會向我們返回它所記錄位置的下一個位置的數(shù)據(jù)。實(shí)際上,在使用next()函數(shù)的時候,調(diào)用的就是迭代器對象的__next__方法(Python3中是對象的__next__方法,Python2中是對象的next()方法)。所以,我們要想構(gòu)造一個迭代器,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__方法要返回一個迭代器,迭代器自身正是一個迭代器,所以迭代器的__iter__方法返回自身即可。

一個實(shí)現(xiàn)了__iter__方法和__next__方法的對象,就是迭代器

class MyList(object):
  """自定義的一個可迭代對象"""
  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象使用的一個迭代器"""
  def __init__(self, mylist):
    self.mylist = mylist
    # current用來記錄當(dāng)前訪問到的位置
    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iter()函數(shù)獲取可迭代對象Iterable的迭代器,然后對獲取到的迭代器不斷調(diào)用next()方法來獲取下一個值并將其賦值給item,當(dāng)遇到StopIteration的異常后循環(huán)結(jié)束。

8. 迭代器的應(yīng)用場景

我們發(fā)現(xiàn)迭代器最核心的功能就是可以通過next()函數(shù)的調(diào)用來返回下一個數(shù)據(jù)值。如果每次返回的數(shù)據(jù)值不是在一個已有的數(shù)據(jù)集合中讀取的,而是通過程序按照一定的規(guī)律計(jì)算生成的,那么也就意味著可以不用再依賴一個已有的數(shù)據(jù)集合,也就是說不用再將所有要迭代的數(shù)據(jù)都一次性緩存下來供后續(xù)依次讀取,這樣可以節(jié)省大量的存儲(內(nèi)存)空間。

舉個例子,比如,數(shù)學(xué)中有個著名的斐波拉契數(shù)列(Fibonacci),數(shù)列中第一個數(shù)為0,第二個數(shù)為1,其后的每一個數(shù)都可由前兩個數(shù)相加得到:

0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, …

現(xiàn)在我們想要通過for…in…循環(huán)來遍歷迭代斐波那契數(shù)列中的前n個數(shù)。那么這個斐波那契數(shù)列我們就可以用迭代器來實(shí)現(xiàn),每次迭代都通過數(shù)學(xué)計(jì)算來生成下一個數(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個數(shù)
    """
    self.n = n
    # current用來保存當(dāng)前生成到數(shù)列中的第幾個數(shù)了
    self.current = 0
    # num1用來保存前前一個數(shù),初始值為數(shù)列中的第一個數(shù)0
    self.num1 = 0
    # num2用來保存前一個數(shù),初始值為數(shù)列中的第二個數(shù)1
    self.num2 = 1
  def __next__(self):
    """被next()函數(shù)調(diào)用來獲取下一個數(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)能接收可迭代對象

除了for循環(huán)能接收可迭代對象,list、tuple等也能接收。

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

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希望本文所述對大家Python程序設(shè)計(jì)有所幫助。

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