Python基础之生成器、迭代器

1.列表生成式

　　现在有一个列表lis[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9],现需要将里面每个元素+1，可以用过遍历、高阶函数map()都能实现，其实还有一个更简单的方法：列表生成式。

　　列表遍历

lis = [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]
b = []
for i in lis:
    b.append(i+1)
print(b)
结果：
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

　　高阶函数map()

lis = [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]
def fun(x):
    return x +1
ret = map(fun,lis)
print(list(ret))
结果：
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

　　列表生成式

lis = [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]
b = [i + 1 for i in lis]
print(b)
结果：
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

　　上述方法都是建立在生成一个列表的基础上，当列表的元素贼多时，都加载到内存中会占用很多内存，而上述问题中后面的元素都是可以通过计算推导出来的。于是python中定义了生成器，即一边循环一边计算的机制称之为生成器。

2.生成器

　　生成器一次只能生成一个值，消耗的内存大大减少。

　　创建生成器有很多种方法，最简单的一种就是将列表生成式中"[]"改成"()"即可。

lis = [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]
b = (i + 1 for i in lis)
print(b)
结果：
<generator object <genexpr> at 0x000001E69D7DC938>

　　列表生成式打印出来的是一个列表，而生成器打印出来的是：<generator object <genexpr> at 0x000001E69D7DC938>。

　　若想获取生成器的值，需通过next()获取。

lis = [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]
b = (i + 1 for i in lis)
print(next(b))
结果：
1

　　此时每调用一次next()就会返回一个生成器的值，直到没有更多的元素时，报出StopIteration的错误。

　　但是吧，如果一直重复用next()调用太low，可以用for循环来迭代，而且还不怕报StopIteration的错误。

lis = [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]
b = (i + 1 for i in lis)
for i in b:
    print(i)
结果：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

　　生成器是一个特殊的函数，用关键字yield控制，一次只返回一个值，顺序同样从上往下依次执行，但是当遇到yield时返回一个值，且暂停执行，保存当前状态，当遇到另一个__next__()时从此处继续执行。

def fun():
    yield 1
    yield 2
    yield 3
f = fun()
print(f.__next__())
结果：
1

　　也可以用for循环迭代。

def fun():
    yield 1
    yield 2
    yield 3
for i in fun():
    print(i)
结果：
1
2
3

3.可迭代对象

　　可以直接用于for循环的对象统称为可迭代对象。

　　集合数据类型：list、tuple、str、set以及生成器都时可迭代对象。

　　判断是否时可迭代对象：

from collections import Iterable
lis = [1,2,3]
print(isinstance(lis,Iterable))
结果：
True

4.迭代器

　　可以被next()函数调用，并不断返回下一个值的对象称迭代器。

　　迭代器的对象表示的是一个数据流，迭代器可以被next()函数调用返回下一个数据，知道没有数据时，抛出异常错误。

　　迭代器时惰性的，可以认为是一个有序序列，但是不知道长度。

　　生成器是一种特殊的迭代器。

　　list、dict、str是可迭代对象，但不是迭代器

from collections import Iterable
from collections import Iterator
lis = [1,2,3]
print(isinstance(lis,Iterable))
print(isinstance(lis,Iterator))
结果：
True
False

5.迭代器的基本原理

　　上文说过，可以直接用于for循环的对象统称为可迭代对象，实际上一个对象实现了__iter__方法，就可以用for，并且称之为可迭代对象。

names = ["a","b","c"]
for i in names:
    print(i)
结果：
a
b
c

　　当一个实例对象没有__iter__方法时，使用for循环时，解释器会直接现实格式错误，即使用对象名classtest时，报色。

class Classtest(object):

    def __init__(self):
        self.names = list()

    def add(self,name):
        self.names.append(name)


classtest = Classtest()
classtest.add("a")
classtest.add("b")
classtest.add("c")

for i in classtest:
    print(i)

　　当加上__iter__时，则只有运行时会报错。

class Classtest(object):

    def __init__(self):
        self.names = list()

    def add(self,name):
        self.names.append(name)
    
    def __iter__(self):
        pass

classtest = Classtest()
classtest.add("a")
classtest.add("b")
classtest.add("c")

for i in classtest:
    print(i)

　　事实上，for循环是将__iter__的返回值返回。

class Classtest(object):

    def __init__(self):
        self.names = list()
        self.count_num = 0

    def add(self,name):
        self.names.append(name)

    def __iter__(self):
        return ClassIterator(self)


class ClassIterator(object):
    def __init__(self,obj):
        self.obj = obj

    def __iter__(self):
        pass

    def __next__(self):
        return 123


classtest = Classtest()
classtest.add("a")
classtest.add("b")
classtest.add("c")

for i in classtest:
    print(i)
结果：
123
123
无限循环下去...

　　此时，我们通过类与类之间的调用，可以将需要循环的写入__next__方法中，就可以用for循环遍历出classtext对象中列表names的元素。

class Classtest(object):

    def __init__(self):
        self.names = list()
        self.count_num = 0

    def add(self,name):
        self.names.append(name)

    def __iter__(self):
        return ClassIterator(self)

class ClassIterator(object):
    def __init__(self,obj):
        self.obj = obj
        self.count_num = 0

    def __iter__(self):
        pass

    def __next__(self):
        if self.count_num < len(self.obj.names):
            ret = self.obj.names[self.count_num]
            self.count_num += 1
            return ret
        else:
            raise StopIteration


classtest = Classtest()
classtest.add("a")
classtest.add("b")
classtest.add("c")

for i in classtest:
    print(i)
结果：
a
b
c

　　将两个类改进成一个类。

class Classtest(object):

    def __init__(self):
        self.names = list()
        self.count_num = 0

    def add(self,name):
        self.names.append(name)

    def __iter__(self):
        return  self

    def __next__(self):
        if self.count_num < len(self.names):
            ret = self.names[self.count_num]
            self.count_num += 1
            return ret
        else:
            raise StopIteration


classtest = Classtest()
classtest.add("a")
classtest.add("b")
classtest.add("c")

for i in classtest:
    print(i)

。