迭代器

迭代
　　可使用hasattr函數來檢測一個對象是不是可迭代的，即檢查對象中是否有__iter__方法。

>>> hasattr(list, '__iter__')    # 列表可迭代
True
>>> hasattr(int, '__iter__')    # 整型不可迭代
False

　　 __iter__是一個特殊方法，它是迭代規則的基礎，有了它，就說明對象是可迭代的。
　   跟迭代有關的一個內建函數iter()，它返回一個迭代器對象。

>>> lst = list('python')    # lst是可迭代的
>>> hasattr(lst, '__iter__') True >>> hasattr(lst, '__next__')    # lst中沒有__next__方法，不是迭代器對象
False >>> iter_lst = iter(lst)    # 由lst產生一個迭代器對象iter_lst，等同於iter_lst = lst.__iter__()
>>> hasattr(iter_lst, '__iter__') True >>> hasattr(iter_lst, '__next__')    # iter_lst中有__next__屬性，是迭代器對象
True

　　可迭代的對象中有__iter__方法，但不必定是迭代器對象；迭代器對象必定是可迭代的，它同時擁有__iter__方法和__next__方法。
　　迭代器對象要遵循迭代協議，即實現了__next__方法。咱們能夠直接在類中定義__next__方法以實現迭代器協議，也能夠經過執行對象名.__iter__()的方式實現迭代器，還能夠經過執行python的內建函數iter()，即iter(對象名)的方式實現迭代器對象。

 

迭代器
　　迭代器能夠用來幫助咱們記錄每次迭代訪問到的位置，當咱們對迭代器使用next()函數的時候，迭代器會返回它所記錄位置的下一個位置的數據。實際上，在使用next()函數的時候，調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）。
　　因此，咱們要想構造一個迭代器，就要實現它的_next_方法。但這還不夠，python要求迭代器自己也是可迭代的，因此咱們還要爲迭代器實現__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，因此迭代器的__iter__方法返回自身self便可。
　　編寫一個迭代器對象。

>>> class MyRange:
...     def __init__(self, n):
...         self.i = 1
...         self.n = n
...     def __iter__(self):    # 實現__iter__方法
...         return self
...     def __next__(self):    # 實現__next__方法
...         if self.i <= self.n:
...             i = self.i
...             self.i += 1
...             return i
...         else:
...             raise StopIteration    # 條件結束，必須返回StopIteration異常
... 
>>> x = MyRange(7)
>>> print([i for i in x])
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
>>> print(hasattr(x, '__iter__'))    # 自定義的迭代器對象中有__iter__方法和__next__方法
True
>>> print(hasattr(x, '__next__'))
True

　　以上代碼是仿寫相似range()的類，但它跟range()又有所不一樣，它是一個迭代器對象，有如下特色：
　　__iter__()方法是類中的核心，它返回了迭代器自己。一個實現了__iter__方法的對象，就意味着它是可迭代的。
　　實現了__next__()方法，使得這個對象是迭代器對象。可迭代的對象不必定是迭代器對象，如列表、元組等；迭代器對象必定可迭代。
　　再實現一個斐波那契數列的迭代器對象。利用迭代器對象實現斐波那契數列的優勢是節省內存，迭代器對象的斐波那契數列不會將數列的全部值都存放在內存中，只會一個一個地取出，並且取出了後一個，前一個值不會保存在內存值。

>>> class Fibs:
...     def __init__(self, max_num):
...         self.max_num = max_num
...         self.a = 0
...         self.b = 1
...     def __iter__(self):
...         return self
...     def __next__(self):
...         fib = self.a
...         if fib > self.max_num:
...             raise StopIteration
...         self.a, self.b = self.b, self.a + self.b
...         return fib
... 
>>> fibs = Fibs(7)
>>> print(list(fibs))
[0, 1, 1, 2, 3, 5]

　　結合上面的斐波那契數列的迭代器對象，對迭代器作歸納：
　　　　1.在python中，迭代器是遵循迭代協議的對象。
　　　　2.可使用iter()函數從任何序列獲得迭代器（如list、tuple、dict等）。
　　　　3.本身編寫迭代器對象，即編寫類，其中實現__iter__()和__next__()方法。當沒有元素時，引起StopIteration異常。
　　　　4.若是有不少值，列表會佔用太多的內存，而迭代器則佔用更少內存，由於__next__機制，執行一次給一個值，內存當中只會保存當前__next__給定的值，前面的值不會被保存，因此節省內存空間。
　　　　5.迭代器從第一個元素開始訪問，直到全部元素被訪問完結束，只能往前，不能後退。且迭代器中的元素是一次性的，只能被取出一次。

>>> lst = [x for x in range(7)]    # 列表解析式的結果依然是列表對象
>>> lst
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6]
>>> lst    # 能夠無數次被調用
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6]
>>> tu = (x for x in range(9))    # 元組解析式是一個迭代器對象
>>> tu
<generator object <genexpr> at 0x10218a1b0>
>>> list(tu)    # 迭代器對象中的內容只能被調用一次，是一次性的
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]
>>> list(tu)    # 迭代器對象只能向前，不能後退
[]
>>> tu2 = (x for x in range(3))
>>> tu2.__next__()    # 迭代器對象就是經過調用它的__next__方法來取值
0
>>> tu2.__next__()
1
>>> tu2.__next__()
2
>>> tu2.__next__()    # 沒有元素則拋出StopIteration異常
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
StopIteration
>>> tu3 = (x for x in range(3))
>>> next(tu3)    # 經過內置函數來取出迭代器中的元素
0
>>> next(tu3)    # next(tu3)就至關於執行tu3.__next__()
1
>>> next(tu3)    # 內置函數next()就是在執行迭代器中的__next__方法
2
>>> next(tu3)    # 沒有元素則拋出StopIteration異常
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
StopIteration
>>> next(tu3, ‘aa’)    # next()函數可提供一個默認值，沒有元素時輸出默認值
aa

 

for循環和迭代器：
　　對一個可迭代對象執行for循環遍歷，首先for循環會對對象調用iter()函數，iter()函數會返回一個定義了__next__方法的迭代器對象，再經過對對象調用next()函數（next()函數會執行對象內部的__next__方法）來逐個訪問對象的內容。next()也是python內置函數。在沒有後續元素時，next()會拋出一個StopIteration異常，通知for語句循環結束。

>>> l = list('python')    # 可迭代的列表對象，對象中有__iter__方法
>>> for i in l:    # 執行for循環，會對對象l調用iter()函數，返回一個迭代器對象
...     print(i, end=' ')    # 而後再對迭代器對象調用next()函數取值
... 
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