Python3 迭代器、生成器、反转迭代器

迭代器类型

Python 支持在容器中进行迭代的概念。 这是通过使用两个单独方法来实现的;它们被用于允许用户自定义类对迭代的支持。 将在下文中详细描述的序列总是支持迭代方法。

容器对象要提供迭代支持,必须定义一个方法:
container.__iter__()
返回一个迭代器对象。 该对象需要支持下文所述的迭代器协议。 如果容器支持不同的迭代类型,则可以提供额外的方法来专门地请求不同迭代类型的迭代器。 (支持多种迭代形式的对象的例子有同时支持广度优先和深度优先遍历的树结构。)
迭代器对象自身需要支持以下两个方法,它们共同组成了 迭代器协议:
iterator.__iter__()
返回迭代器对象本身。 这是同时允许容器和迭代器配合 for 和 in 语句使用所必须的。
iterator.__next__()
从容器中返回下一项。 如果已经没有项可返回,则会引发 StopIteration 异常。

Python 定义了几种迭代器对象以支持对一般和特定序列类型、字典和其他更特别的形式进行迭代。 除了迭代器协议的实现,特定类型的其他性质对迭代操作来说都不重要。

一旦迭代器的__next__() 方法引发了 StopIteration,它必须一直对后续调用引发同样的异常。 不遵循此行为特性的实现将无法正常使用。

exception StopIteration

由内置函数 next() 和 iterator 的 __next__() 方法所引发,用来表示该迭代器不能产生下一项。

该异常对象只有一个属性 value,它在构造该异常时作为参数给出,默认值为 None。

生成器类型

Python 的 generator 提供了一种实现迭代器协议的便捷方式。 如果容器对象 iter() 方法被实现为一个生成器,它将自动返回一个迭代器对象(从技术上说是一个生成器对象),该对象提供 iter() 和 next() 方法。


详解


迭代器

迭代是Python最强大的功能之一,是访问集合元素的一种方式。
迭代器是一个可以记住遍历的位置的对象。
迭代器对象从集合的第一个元素开始访问,直到所有的元素被访问完结束。迭代器只能往前不会后退。

迭代器有两个基本的方法:iter()next()

字符串,列表或元组对象都可用于创建迭代器:

实例

>>> list=[1,2,3,4]
>>> it = iter(list)    # 创建迭代器对象
>>> print (next(it))   # 输出迭代器的下一个元素
1
>>> print (next(it))
2

迭代器对象可以使用常规for语句进行遍历:

实例

#!/usr/bin/python3  
list=[1,2,3,4]  
it = iter(list)  # 创建迭代器对象  
for  x  in  it: 
    print  (x, end="  ")

执行以上程序,输出结果如下:

1  2  3  4  

也可以使用 next() 函数:

实例

#!/usr/bin/python3  
import  sys  # 引入 sys 模块  
list=[1,2,3,4]  
it = iter(list)  # 创建迭代器对象  
while  True: 
    try: 
        print  (next(it))  
    except  StopIteration: 
        sys.exit()

执行以上程序,输出结果如下:

1
2
3
4

创建一个迭代器

把一个类作为一个迭代器使用需要在类中实现两个方法 __iter__() 与 __next__() 。

如果你已经了解的面向对象编程,就知道类都有一个构造函数,Python 的构造函数为 __init__(), 它会在对象初始化的时候执行。

__iter__() 方法返回一个特殊的迭代器对象, 这个迭代器对象实现了 __next__() 方法并通过 StopIteration 异常标识迭代的完成。

__next__() 方法(Python 2 里是 next())会返回下一个迭代器对象。

创建一个返回数字的迭代器,初始值为 1,逐步递增 1:

实例

class  MyNumbers: 
    def  __iter__(self): 
        self.a = 1  
        return  self  
    def  __next__(self): 
        x = self.a  
        self.a += 1  
        return  x  

myclass = MyNumbers()  
myiter = iter(myclass)  
print(next(myiter))  
print(next(myiter))  
print(next(myiter))  
print(next(myiter))  
print(next(myiter))

执行输出结果为:

1
2
3
4
5

StopIteration

StopIteration 异常用于标识迭代的完成,防止出现无限循环的情况,在 next() 方法中我们可以设置在完成指定循环次数后触发 StopIteration 异常来结束迭代。

在 20 次迭代后停止执行:

实例

class  MyNumbers: 
    def  __iter__(self): 
        self.a = 1  
        return self  
    def  __next__(self): 
        if  self.a <= 20: 
            x = self.a  
            self.a += 1  
            return  x  
        else: 
            raise  StopIteration 
            
            
myclass = MyNumbers()  
myiter = iter(myclass)  
for  x  in  myiter: 
    print(x)

执行输出结果为:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

生成器

在 Python 中,使用了 yield 的函数被称为生成器(generator)。

跟普通函数不同的是,生成器是一个返回迭代器的函数,只能用于迭代操作,更简单点理解生成器就是一个迭代器。

在调用生成器运行的过程中,每次遇到 yield 时函数会暂停并保存当前所有的运行信息,返回 yield 的值, 并在下一次执行 next() 方法时从当前位置继续运行。

调用一个生成器函数,返回的是一个迭代器对象。

以下实例使用 yield 实现斐波那契数列:

实例

#!/usr/bin/python3  
import  sys  
def  fibonacci(n): # 生成器函数 - 斐波那契  
    a, b, counter = 0, 1, 0  
    while  True: 
        if  (counter > n): 
            return  
        yield  a  
        a, b = b, a + b  
        counter += 1 


f = fibonacci(10)  # f 是一个迭代器,由生成器返回生成  
while  True: 
    try: 
        print  (next(f), end="  ")  
    except  StopIteration: 
        sys.exit()

执行以上程序,输出结果如下:

0  1  1  2  3  5  8  13  21  34  55  

Python3 reversed 函数

描述

reversed 函数返回一个反转的迭代器。

语法

reversed(seq)

参数

seq -- 要转换的序列,可以是 tuple, string, list 或 range。

返回值

返回一个反转的迭代器。

实例

# 字符串
seqString = 'pytohn'
print(list(reversed(seqString)))
 
# 元组
seqTuple = ('p', 'y', 't', 'h', 'o', 'n')
print(list(reversed(seqTuple)))
 
# range
seqRange = range(5, 9)
print(list(reversed(seqRange)))
 
# 列表
seqList = [1, 2, 4, 3, 5]
print(list(reversed(seqList)))

以上实例输出结果为:

['n', 'h', 'o', 't', 'y', 'p']
['n', 'o', 'h', 't', 'y', 'p']
[8, 7, 6, 5]
[5, 3, 4, 2, 1]
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