python基础知识_迭代器和生成器_2

最新推荐文章于 2023-12-18 22:31:46 发布

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本文介绍了Python中的迭代器和生成器。迭代器通过实现`__iter__`和`__next__`方法来定义，当没有数据时抛出`StopIteration`异常。通过`next()`函数或`for`循环可以获取迭代器的值。生成器是一种特殊的迭代器，由包含`yield`的函数定义。可迭代对象是指类中有`__iter__`方法并返回一个迭代器的对象。

迭代器的定义：

  1. 当类中定义了__iter__和__next__两个方法；
  2. __iter__方法需要返回对象本身，即：self;
  3. __next__方法，返回下一个数据，如果没有数据了，则需要抛出一个StopIteration的异常。

# 创建迭代器类
class IT(object):
    def __init__(self):
        self.counter = 0
        
    def __iter__(self):
        return self
    
    def __next__(self):
        self.counter += 1
        if self.counter == 3:
            raise StopIteration()
        return self.counter
    
# 根据类实例化创建一个迭代器对象：
obj1 = IT()

v1 = obj1.__next__()
print(v1)

v2 = next(obj1)   # 等价于 v2 = obj1.__next__();next()是python的内置函数，可帮我们自动去执行.__next__()函数python
print(v2)

v3 = next(obj1)
print(v3)

1
2



---------------------------------------------------------------------------

StopIteration                             Traceback (most recent call last)

~\AppData\Local\Temp\ipykernel_12184\3855014687.py in <module>
     22 print(v2)
     23 
---> 24 v3 = next(obj1)
     25 print(v3)
     26 


~\AppData\Local\Temp\ipykernel_12184\3855014687.py in __next__(self)
     10         self.counter += 1
     11         if self.counter == 3:
---> 12             raise StopIteration()
     13         return self.counter
     14 


StopIteration:

obj2 = IT()
for item in obj2:
    print(item)

1
2

解析：

IT 类有__iter__和__next__函数，且__iter__返回self, __next__规定了没有数据，就抛出StopInteration异常，所以IT类是一个迭代器类；
obj1是迭代器类实例化的对象，所以obj1是迭代器对象；
迭代器对象可通过next函数取值，如果取值结束则自动抛出StopInteration。
迭代器对象可通过for进行循环；for循环的内部机制是：先执行迭代器对象的__iter__方法，然后将返回值（也就是迭代器对象本身obj2）获取到，然后不断执行next，将返回的结果赋值给item，（有异常StopInteration 则终止循环）
迭代：一步一步向前进，就比如开发一个软件的迭代周期一样。

生成器

定义：有yied的函数就叫生成器

## 创建生成器函数
def fun():
    yield 1
    yield 2
    
# 创建生成器对象（内部是根据生成器类generator创建的对象），生成器类的内部也声明了：__iter__、__next__方法
obj3 = fun()

v1 = next(obj3)
print(v1)

v2 = next(obj3)
print(v2)

v3 = next(obj3)
print(v3)

1
2



---------------------------------------------------------------------------

StopIteration                             Traceback (most recent call last)

~\AppData\Local\Temp\ipykernel_12184\1829462556.py in <module>
     12 print(v2)
     13 
---> 14 v3 = next(obj3)
     15 print(v3)


StopIteration:

obj4 = fun()
for item in obj4:
    print(item)

1
2

解析：
如果按照迭代器的规定来看，其实生成器也是一种特殊的迭代器（生成器也是一种特殊的迭代器）

可迭代对象

如果一个类中有__iter__方法且返回一个迭代器对象：则我们称这个类创建的对象为可迭代对象

class Foo():
    def __iter__(self):
        return 迭代器对象（生成器对象）
    
obj = Foo()  # 可迭代对象

# 可迭代对象是可以使用for进行循环，在循环内部：先执行__iter__方法，获取其迭代器对象，然后再在内部执行这个迭代器对象的next功能，逐步取值。

## 迭代器类
class IT():
    def __init__(self):
        self.counter = 0
        
    def __iter__(self):
        return self
    
    def __next__(self):
        self.counter += 1
        if self.counter == 3:
            raise StopIteration()
        return self.counter

    
class Foo():
    def __iter__(self):
        return IT()
    
obj = Foo()  # 可迭代对象

for item in obj:   # 循环可迭代对象时，内部先执行obj.__iter__并获取迭代器对象；然后不断的执行迭代器对象的next方法
    print(item)

1
2

## range 示例
v1 = range(10)
dir(v1)   # 有__iter__方法，所以是一个可迭代对象

['__bool__',
 '__class__',
 '__contains__',
 '__delattr__',
 '__dir__',
 '__doc__',
 '__eq__',
 '__format__',
 '__ge__',
 '__getattribute__',
 '__getitem__',
 '__gt__',
 '__hash__',
 '__init__',
 '__init_subclass__',
 '__iter__',
 '__le__',
 '__len__',
 '__lt__',
 '__ne__',
 '__new__',
 '__reduce__',
 '__reduce_ex__',
 '__repr__',
 '__reversed__',
 '__setattr__',
 '__sizeof__',
 '__str__',
 '__subclasshook__',
 'count',
 'index',
 'start',
 'step',
 'stop']

v2 = v1.__iter__()
dir(v2)  # v2 有__iter__和__next__方法，所以是迭代器对象

['__class__',
 '__delattr__',
 '__dir__',
 '__doc__',
 '__eq__',
 '__format__',
 '__ge__',
 '__getattribute__',
 '__gt__',
 '__hash__',
 '__init__',
 '__init_subclass__',
 '__iter__',
 '__le__',
 '__length_hint__',
 '__lt__',
 '__ne__',
 '__new__',
 '__next__',
 '__reduce__',
 '__reduce_ex__',
 '__repr__',
 '__setattr__',
 '__setstate__',
 '__sizeof__',
 '__str__',
 '__subclasshook__']

print(next(v2))

print(next(v2))

print(next(v2))

## 生成自定义的range类
class IterRange():
    def __init__(self, num):
        self.num = num
        self.counter = -1
        
    def __iter__(self):
        return self
    
    def __next__(self):
        self.counter += 1
        if self.counter == self.num:
            raise StopIteration()
        return self.counter
    
class Xrange:
    def __init__(self,num):
        self.max_num = num
        
    def __iter__(self):
        return IterRange(self.max_num)
    
obj = Xrange(5)

for item in obj:  ## 执行for循环时：先执行__iter__方法，返回一个IterRange对象，同时还进行参数传递，然后不断执行__next__方法取值
    print(item)

## 基于生成器实现range功能
class Xrange:
    def __init__(self, num):
        self.max_num = num
        
    def __iter__(self):
        counter = 0
        while counter < self.max_num:
            yield counter
            counter += 1
            

obj = Xrange(6)
for item in obj:
    print(item)

# 常见的数据类型：列表、元组、字典
v11 = list([11,22,33,44])  
dir(v11) # 包含__iter__方法，所以是可迭代对象

['__add__',
 '__class__',
 '__contains__',
 '__delattr__',
 '__delitem__',
 '__dir__',
 '__doc__',
 '__eq__',
 '__format__',
 '__ge__',
 '__getattribute__',
 '__getitem__',
 '__gt__',
 '__hash__',
 '__iadd__',
 '__imul__',
 '__init__',
 '__init_subclass__',
 '__iter__',
 '__le__',
 '__len__',
 '__lt__',
 '__mul__',
 '__ne__',
 '__new__',
 '__reduce__',
 '__reduce_ex__',
 '__repr__',
 '__reversed__',
 '__rmul__',
 '__setattr__',
 '__setitem__',
 '__sizeof__',
 '__str__',
 '__subclasshook__',
 'append',
 'clear',
 'copy',
 'count',
 'extend',
 'index',
 'insert',
 'pop',
 'remove',
 'reverse',
 'sort']

# v12 = v11.__iter__()
v12 = iter(v12)
dir(v12)   # 包含__iter__和__next__方法，所以是迭代器对象，可通过next取值

['__class__',
 '__delattr__',
 '__dir__',
 '__doc__',
 '__eq__',
 '__format__',
 '__ge__',
 '__getattribute__',
 '__gt__',
 '__hash__',
 '__init__',
 '__init_subclass__',
 '__iter__',
 '__le__',
 '__length_hint__',
 '__lt__',
 '__ne__',
 '__new__',
 '__next__',
 '__reduce__',
 '__reduce_ex__',
 '__repr__',
 '__setattr__',
 '__setstate__',
 '__sizeof__',
 '__str__',
 '__subclasshook__']

# 迭代器对象和可迭代对象的判断
from collections.abc import Iterator, Iterable

v1= [44,55,66]
print(isinstance(v1, Iterator))
print(isinstance(v1, Iterable))

False
True

from collections.abc import Iterator, Iterable
va= [44,55,66]
vb = iter(va)
print(isinstance(vb,Iterator))
print(isinstance(vb,Iterable))

True
True