理解Python的迭代器(转)

原文地址: http://python.jobbole.com/81916/

另外一篇文章: http://www.cnblogs.com/kaituorensheng/p/3826911.html

什么是迭代

可以直接作用于for循环的对象统称为可迭代对象(Iterable)。

可以被next()函数调用并不断返回下一个值的对象称为迭代器(Iterator)。

所有的Iterable均可以通过内置函数iter()来转变为Iterator。

对迭代器来讲，有一个__next()就够了。在你使用for 和 in 语句时，程序就会自动调用即将被处理的对象的迭代器对象，然后使用它的__next()方法，直到监测到一个StopIteration异常。

>>> L = [1,2,3]
>>> [x**2 for x in L]
[1, 4, 9]
>>> next(L)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'list' object is not an iterator
>>> I=iter(L)
>>> next(I)
1
>>> next(I)
2
>>> next(I)
3
>>> next(I)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
StopIteration

上面例子中，列表L可以被for进行循环但是不能被内置函数next()用来查找下一个值，所以L是Iterable。

L通过iter进行包装后设为I，I可以被next()用来查找下一个值，所以I是Iterator。

题外话：

内置函数iter()仅仅是调用了对象的__iter()方法，所以list对象内部一定存在方法__iter()
内置函数next()仅仅是调用了对象的__next()方法，所以list对象内部一定不存在方法__next()，但是Itrator中一定存在这个方法。
for循环内部事实上就是先调用iter()把Iterable变成Iterator在进行循环迭代的。

>>> L = [4,5,6]
>>> I = L.__iter__()
>>> L.__next__()
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'list' object has no attribute '__next__'
>>> I.__next__()
4
>>> from collections import Iterator, Iterable
>>> isinstance(L, Iterable)
True
>>> isinstance(L, Iterator)
False
>>> isinstance(I, Iterable)
True
>>> isinstance(I, Iterator)
True
>>> [x**2 for x in I]    
[25, 36]

Iterator继承自Iterable，从下面的测试中可以很方便的看到Iterator包含__iter()和next()方法，而Iteratble仅仅包含__iter()。

>>> from collections import Iterator, Iterable
>>> help(Iterator)
Help on class Iterator:
 
class Iterator(Iterable)
   Method resolution order:
       Iterator
       Iterable
       builtins.object   
 **注解：从这里可以看出Iterable继承自object, Iterator继承自Iterable。
   Methods defined here:
 
   __iter__(self)
 
   __next__(self)
       Return the next item from the iterator. When exhausted, raise StopIteration
......
>>> help(Iterable)
Help on class Iterable:
 
class Iterable(builtins.object)
   Methods defined here:
 
   __iter__(self)

iterable需要包含有__iter()方法用来返回iterator，而iterator需要包含有__next()方法用来被循环

如果我们自己定义迭代器，只要在类里面定义一个 iter() 函数，用它来返回一个带 next() 方法的对象就够了。

直接上代码

class Iterable:
    def __iter__(self):
        return Iterator()
 
class Iterator:
    def __init__(self):
        self.start=-1
    def __next__(self):
        self.start +=2
        if self.start >10:
            raise StopIteration
        return self.start
 
I = Iterable()
for i in I:
    print(i)

上面的代码实现的是找到10以内的奇数，代码中的类名可以随便取，不是一定需要使用我上面提供的类名的。

如果在Iterator的__next__方法中没有实现StopIteration异常，那么则是表示的全部奇数，那么需要在调用的时候设置退出循环的条件。

class Iterable:
    def __iter__(self):
        return Iterator()
 
class Iterator:
    def __init__(self):
        self.start=-1
    def __next__(self):
        self.start +=2
        return self.start
 
I = Iterable()
for count, i in zip(range(5),I):    #也可以用内置函数enumerate来实现计数工作。
    print(i)

我们通过range来实现打印多少个元素，这里表示打印5个元素，返回结果和上面一致。

当然，我们可以把这两个类合并在一起，这样实现程序的简练。
最终版本如下

class Iterable:
    def __iter__(self):
        return self
    def __init__(self):
        self.start=-1
    def __next__(self):
        self.start +=2
        if self.start >10:
            raise StopIteration
        return self.start
 
I = Iterable()
for i in I:
    print(i)

复制迭代器

迭代器是一次性消耗品，使用完了以后就空了，请看。

>>> L=[1,2,3]
>>> I=iter(L)
>>> for i in I:
...     print(i, end='-')
...
1-2-3-
>>>next(I)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
StopIteration

当循环以后就殆尽了，再次使用调用时会引发StopIteration异常。

我们想通过直接赋值的形式把迭代器保存起来，可以下次使用。
但是通过下面的范例可以看出来，根本不管用。

>>> I=iter(L)
>>> J=I
>>> next(I)
1
>>> next(J)
2
>>> next(I)
3
>>> next(J)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
StopIteration

那怎么样才能达到我们要的效果呢？

我们需要使用copy包中的deepcopy了，请看下面：

>>> import copy
>>> I=iter(L)
>>> J=copy.deepcopy(I)
>>> next(I)
1
>>> next(I)
2
>>> next(J)
1

迭代器不能向后移动, 不能回到开始。

所以需要做一些特殊的事情才能实现向后移动等功能。

以上代码均在Python 3.4 中测试通过。