Python學習筆記--迭代器&生成器

1、Python迭代器

1. What？（Python迭代器是什麼？）

   在使用Python進行編程時，常常會使用for語句對一個對象進行遍歷，獲取所需數據，如

   li = [1, 2, 3, 4, 5]
   for i in li:
      print i

    像list、dict、string這一類可使用for語句直接進行遍歷的對象，稱之爲可迭代對象（Iterable），所謂可迭代對象，即爲一類實現了__iter__()方法的對象，這類對象經過__iter__()方法返回一個迭代器，從而實現迭代操做；而所謂的迭代器對象（Iterator），即爲一類實現了next()方法的對象，這類對象經過next()方法在必定範圍內返回用戶所指望的數據，超出範圍則拋出StopIteration異常，並終止迭代

2. How？（如何建立並使用迭代器對象？）

   下面這段代碼自定義了一個迭代器對象MyIter，經過遍歷該對象，能夠得到[0, n)範圍內的全部天然數

   能夠看到，MyIter既實現了__iter__()方法，又實現了next()方法，因此MyIter對象既是可迭代對象，又是迭代器對象

   那麼這中兼具雙重身份的對象與單純的可迭代對象又有什麼區別呢？

   下面先看以下這個例子，這個例子將MyIter對象與list對象進行了一次比較

   上圖中，方框1&2和方框3&4分別爲對MyIter和list對象返回的迭代器進行兩次迭代操做的結果，由結果可知，MyIter的迭代器只能進行一次迭代操做，而list的迭代器能夠進行屢次迭代操做。

   緣由：這主要是由於兼具雙重身份的迭代器對象，每次經過iter()方法返回的都是該對象自身，而後經過該對象自身的next()方法實現遍歷操做，因此當執行完一次遍歷操做後，該對象的next()函數就到了越界的位置，下次再對該對象進行遍歷時，就已經處於越界位置，因此返回結果應該爲一個StopIteration異常。而單純的可迭代對象，每次調用iter()函數時都會返回一個指定的迭代器對象的新實例，因此執行幾回iter()方法就會產生幾個不一樣的迭代器實例，每次迭代時，都是調用不一樣的迭代器實例的next()方法返回相應的數據，因此該類可迭代對象就能實現屢次遍歷操做。

   驗證：本身實現一個單純的可迭代對象

   能夠看到，在上面例子中，兩次對MyPureIter對象進行迭代，會獲得兩次迭代結果，這和上面的list的效果是相同的，從而驗證了咱們的說法。因此當咱們須要屢次對同一個可迭代對象進行迭代操做時，須要採用這種方式。

2、Python生成器

1. What？

   Python生成器是一個能有快速建立迭代器的強有力的工具。生成器看上去和普通函數相似，可是當須要返回數據時，使用yield關鍵字進行聲明，而非return關鍵字。每次調用生成器的next()函數時，生成器會返回yield關鍵字後面的內容，並記住此次的返回位置和函數內部變量狀態，用於下一次調用時進行恢復。

2. How？

1. 建立生成器

   下面的示例演示了經過yield關鍵字生成一個迭代器的過程

2. 生成器的特色

1. 生成器會自動生成迭代器的__iter__()方法和next()方法

2. 在兩次調用間函數的執行狀態和局部變量會自動保存

3. 生成器的執行流程

        第一次調用：i=0, yield i，返回0，保存變量i的值0及此次函數執行的位置

        第二次調用：恢復函數狀態i=0，i += 1， 從而i=1，返回1，保存變量i的值1及此次函數執行的位置

        。。。

        第五次調用：恢復函數狀態i=3，i += 1， 從而i=4，返回1，保存變量i的值1及此次函數執行的位置

        第六次調用：恢復函數狀態i=4，i += 1， 從而i=5，i>=n，函數結束

3. Why?

1. 使用生成器可以比較方便快速地得到一個迭代器

2. 使用生成器時採用的是惰性生成法則，只有須要時才生成相應的值，這樣是內存友好的

3、Python生成器表達式

     生成器表達式有點相似於列表表達式

    列表表達式：[expr for i in iterable if cond_expr]（下面左圖）

    生成器表達式：(expr for i in iterable if cond_expr)（下面右圖）

        

    列表表達式與生成器表達式：

1. 二者的寫法不一樣，前者是中括號，後者是小括號

2. 二者返回的值不一樣，前者返回一個列表，後者返回一個生成器

3. 二者的做用不一樣，前者能夠進行重複操做，屢次迭代；後者只能進行一次迭代

4. 後者比前者更加內存友好，因此當每次只須要返回一個值，而且不須要進行重複操做時，應該使用生成器表達式；而當一次須要使用列表中多個值，或者須要對列表元素進行屢次操做時，則須要使用列表表達式

4、總結

1. Python迭代器是一類實現了__iter__()方法和next()方法的對象

2. 對於一個可迭代對象，for語句能夠經過iter()方法得到該對象的迭代器對象，而後經過迭代器對象的next(0方法依次得到想要的元素

3. 當可迭代對象同時也是迭代器對象時，沒法進行獨立的迭代操做；而像list這類可迭代對象，其迭代器對象是獨立存在的，這時就能夠重複進行迭代操做

4. 生成器是一類特殊的函數，這類函數不經過return語句返回值，而是經過yield關鍵字返回一次返回一個結果，經過使用生成器，能夠比較方便快捷地得到迭代器對象

5. 生成器表達式與列表表達式很是類似，不過二者的具體使用場景和做用不一樣，須要根據具體使用場景選擇相信的表達式