python中的迭代器詳解

#原創，轉載請先聯系

理論性的東西有點枯燥，耐心點看～

1.迭代是什么？

我們知道可以對list,tuple,dict,str等數據類型使用for...in的循環語法，從其中依次取出數據，這個過程叫做遍歷，也叫迭代。迭代是訪問集合元素的一種常用的方式。

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2.可迭代對象是什么？

簡單來說，可以用for...in循環語句，從其中依次取出數據的對象，就是可迭代對象。例如，列表、元組、字典、字符串都是可迭代對象。整數、浮點數、布爾值都是不可迭代的。

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3.迭代器是什么？

在可迭代對象進行迭代的時候，即用for...in...循環語法依次取出數據時，過程是怎樣的呢？

我們發現，每迭代一次（即在for...in...中每循環一次）都會返回對象中的下一條數據，一直向后讀取數據直到迭代了所有數據后結束。那么，在這個過程中就應該有一個“人”去記錄每次訪問到了第幾條數據，以便每次迭代都可以返回下一條數據。我們把這個能幫助我們進行數據迭代的“人”稱為迭代器(Iterator)。舉個栗子，老師安排一個班的同學每節課上課前進行演講，按學號順序進行，A同學這節課演講，老師就會記住這節課是A同學演講，那么下節課就是B同學進行演講...依次類推，在這個例子里，老師就是一個迭代器。

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4.怎樣獲取可迭代對象的迭代器？

我們可以通過iter()內置函數取得可迭代對象的迭代器。

list = [1,2,3,4,5]  # list是可迭代對象
lterator = iter(list)  # 通過iter()方法取得list的迭代器
print(lterator)

輸出：
<list_iterator object at 0x7f35e6537a20>

迭代器是獲取到了，那么應該怎樣用呢？

next()函數是通過迭代器獲取下一個位置的值。

注意: 當我們已經迭代完最后一個數據之后，再次調用next()函數會拋出StopIteration的異常，來告訴我們所有數據都已迭代完成，不用再執行next()函數了。

list = [1,2,3,4,5]  # list是可迭代對象
lterator = iter(list)  # 通過iter()方法取得list的迭代器
print(next(lterator))  # 1
print(next(lterator))  # 2
print(next(lterator))  # 3
print(next(lterator))  # 4
print(next(lterator))  # 5
print(next(lterator))

輸出：
1
2
3
4
5
Traceback (most recent call last):
  File "/home/chichung/桌面/課堂練習/協程/iter方法取得可迭代對象的迭代器.py", line 8, in <module>
    print(next(lterator))
StopIteration

看完覺得奇怪的同學，是不是覺得一個對象能拿出一個迭代器很amazing。好像編的一樣，別急，繼續看上去，下面有答案。

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5.判斷一個對象是否可迭代

isinstance(object,classinfo)內置函數可以判斷一個對象是否是一個已知的類型，類似 type()。

• object -- 實例對象。
• classinfo -- 可以是直接或間接類名、基本類型或者由它們組成的元組。

在這之前，還需要知道collections模塊里的Iterable。通俗點講，凡是可迭代對象都是這個類的實例對象。下面來驗證一下：

import collections

print(isinstance([1, 2, 3], collections.Iterable))
print(isinstance((1,2,3), collections.Iterable))
print(isinstance({"name":"chichung","age":23}, collections.Iterable))
print(isinstance("sex", collections.Iterable))
print(isinstance(123,collections.Iterable))
print(isinstance(True,collections.Iterable))
print(isinstance(1.23,collections.Iterable))

輸出：
True
True
True
True
False
False
False

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6.可迭代對象怎么可以獲取迭代器呢？

看完第4點，有些人就感覺很奇怪，例如：[1,2,3]不就是一個列表，一個對象嗎？怎么還能拿出一個迭代器來了？

首先，我們從第5點可以知道，可迭代對象其實都是collections模塊里的Iterable類創建出來的實例的。你寫一個列表，以為他不是任何類創建的，只是單純一個列表？不是的，其實它就是Iterable類創建的實例對象。點進Iterable的類看一下，你會發現新大陸。

class Iterable(metaclass=ABCMeta):

    __slots__ = ()

    @abstractmethod
    def __iter__(self):  # 注意點 while False:
            yield None

原來由Iterable創建的對象，是有一個魔方方法__iter__(self)的。這個方法就是返回一個迭代器的。所以，由Iterable類創建的實例對象，是可以拿出一個迭代器的。

接下來要說的有點繞......

之所以Iterable類創建的對象是可迭代對象，是因為Iterable類有這個方法！不信？我就來編寫一個能創建可迭代對象的類。

 

import collections

class BecomeIterable:

    def __iter__(self):
        """返回一個空的迭代器"""
        return None

people = BecomeIterable()
print(isinstance(people, collections.Iterable))

輸出：
True

 

騷不騷？什么都沒有，就一個魔法方法，創建的對象就是可迭代對象了。

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7.迭代器為什么能用next()函數進行迭代？

我們知道，可以用iter()函數，在可迭代對象中獲取迭代器。例如：iterator = iter([1,2,3])

這樣一看，迭代器也就是一個對象而已啊，為什么他可以用next()函數，一下子出來一個值，一下子又出來一個值。

其實是這樣的，iter()函數能調用可迭代對象的魔方方法__iter__()，從而返回一個迭代器。怎么返回的呢？__iter__()方法是使用collections模塊里的Iterator類來創建一個迭代器對象。

接下來看下Iterator的一部分源代碼：

class Iterator(Iterable):

    __slots__ = ()

    @abstractmethod
    def __next__(self):
        'Return the next item from the iterator. When exhausted, raise StopIteration'
        raise StopIteration

    def __iter__(self):
        return self

是不是茅塞頓開了？和第6點的解釋原理一樣。這里就不詳細解釋了。稍微注意下魔方方法__next__()的最后一句，如果超出迭代方位就拋出StopIteration異常。

還有一點需要注意，迭代器的源代碼也有__iter__()魔方方法，所以，Iterator也是一個可迭代對象呀！！！

所以，如果你喜歡在迭代器里面再取出迭代器也是可以的，但是好像有點無聊......目前還不知道有什么應用到......

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8.創建一個迭代器類

理論講完了額...不懂的還是要多看幾遍。下面開始應用～

如果我們編寫一段代碼，想把結果一個一個迭代出來，這時候就需要編寫迭代器類了。

class MyIterator():
    def __init__(self):
        self.list = []
        self.position = 0

    def add_name(self,name):
        self.list.append(name)

    def __iter__(self):
        return self  # 返回一個迭代器

    def __next__(self):
        if self.position < len(self.list):
            item = self.list[self.position]
            self.position += 1
            return item
        else:
            raise StopIteration


people = MyIterator()  # people對象既是一個迭代器，也是一個可迭代對象
people.add_name("張三")
people.add_name("李四")
people.add_name("王五")

# 把people當做一個迭代器來看時
print(next(people))
print(next(people))
print(next(people))

# 把humen當做一個可迭代對象來看時
humen = MyIterator()  # 因為迭代器只能用一次，再用會拋出錯誤，所以需要再創建
humen.add_name("張三")
humen.add_name("李四")
humen.add_name("王五")
iterator = iter(humen)  # iter()方法獲取可迭代對象的迭代器
print(next(iterator))
print(next(iterator))
print(next(iterator))

輸出：
張三
李四
王五
張三
李四
王五

注意看注釋，如果原理都懂，這其實是一個很簡單的例子。