Python迭代器

迭代器是能夠迭代的對象。 在本教程中，您將瞭解迭代器的工做原理，以及如何使用__iter__和__next__方法構建本身的迭代器。

迭代器在Python中無處不在。 它們優雅地實如今循環，推導，生成器等中，但隱藏在明顯的視覺中。

Python中的迭代器只是一個能夠迭代的對象。一個將一次返回數據的對象或一個元素。

從技術上講，Python迭代器對象必須實現兩個特殊的方法__iter__()和__next__()，統稱爲迭代器協議。

若是咱們從中獲取一個迭代器，那麼一個對象被稱爲iterable。 大多數Python中的內置容器是列表，元組，字符串等都是可迭代的。

iter()函數(這又調用__iter__()方法)返回一個迭代器。

經過Python中的迭代器迭代

使用next()函數來手動遍歷迭代器的全部項目。當到達結束，沒有更多的數據要返回時，它將會引起StopIteration。 如下是一個例子。

# define a list my_list = [4, 7, 0, 3] # get an iterator using iter() my_iter = iter(my_list) ## iterate through it using next() #prints 4 print(next(my_iter)) #prints 7 print(next(my_iter)) ## next(obj) is same as obj.__next__() #prints 0 print(my_iter.__next__()) #prints 3 print(my_iter.__next__()) ## This will raise error, no items left next(my_iter) 

Python

更優雅的自動迭代方式是使用for循環。 使用for循環能夠迭代任何能夠返回迭代器的對象，例如列表，字符串，文件等。

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

Python

循環如何實際工做？

在上面的例子中看到的，for循環可以自動經過列表迭代。

事實上，for循環能夠迭代任何可迭代對象。咱們來仔細看一下在Python中是如何實現for循環的。

for element in iterable: # do something with element 

Python

實際上它是以相似下面的方式來實現的 -

# create an iterator object from that iterable iter_obj = iter(iterable) # infinite loop while True: try: # get the next item element = next(iter_obj) # do something with element except StopIteration: # if StopIteration is raised, break from loop break 

Python

因此在for的內部，for循環經過在可迭代的對象上調用iter()來建立一個迭代器對象iter_obj。

有意思的是，這個for循環其實是一個無限循環~..~。

在循環中，它調用next()來獲取下一個元素，並使用該值執行for循環的主體。 在全部對象耗盡後，引起StopIteration異常，內部被捕獲從而結束循環。請注意，任何其餘類型的異常都將正常經過。

在Python中構建本身的Iterator

構建迭代器在Python中很容易。只須要實現__iter__()和__next__()方法。

__iter__()方法返回迭代器對象自己。若是須要，能夠執行一些初始化。

__next__()方法必須返回序列中的下一個項目(數據對象)。 在到達結束後，並在隨後的調用中它必須引起StopIteration異常。

在這裏，咱們展現一個例子，在每次迭代中給出下一個2的幾回方。 次冪指數從零開始到用戶設定的數字。

class PowTwo: """Class to implement an iterator of powers of two""" 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 

Python

如今能夠建立一個迭代器，並經過它迭代以下 -

>>> 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

Shell

也可使用for循環迭代那些迭代器類。

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

Shell

Python無限迭代器

迭代器對象中的項目沒必要都是可耗盡的，能夠是無限迭代器(永遠不會結束)。 處理這樣的迭代器時必定要當心。

下面是用來演示無限迭代器的一個簡單的例子。

內置的函數iter()能夠用兩個參數來調用，其中第一個參數必須是可調用對象(函數)，而第二個參數是標頭。迭代器調用此函數，直到返回的值等於指定值。

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

Python

能夠看到，int()函數老是返回0，因此將它做爲iter(int，1)傳遞將返回一個調用int()的迭代器，直到返回值等於1。這歷來沒有發生，因此這樣就獲得一個無限迭代器。

咱們也能夠創建本身的無限迭代器。 如下迭代器理論上將返回全部奇數。

class InfIter: """Infinite iterator to return all odd numbers""" def __iter__(self): self.num = 1 return self def __next__(self): num = self.num self.num += 2 return num 

Python

示例運行以下 -

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

Shell

當迭代這些類型的無限迭代器時，請注意指定終止條件。

使用迭代器的優勢是它們能夠節省資源。 如上所示，咱們能夠得到全部奇數，而不將整個系統存儲在內存中。理論上，能夠在有限的內存中計算有無限的項目。

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