Python迭代和迭代器详解

我们将要来学习python的重要概念迭代和迭代器，通过简单实用的例子如列表迭代器和xrange。

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可迭代

一个对象，物理或者虚拟存储的序列。list，tuple，strins，dicttionary，set以及生成器对象都是可迭代的，整型数是不可迭代的。如果你不确定哪个可迭代哪个不可以，你需要用python内建的iter()来帮忙。

 
 
      
  
  1. >>> iter([1,2,3]) 
    2.   
  
  2.  
    3.   
  
  3.  
    4.   
  
  4. >>> iter({1:2, 2:4}) 
    5.   
  
  5.  
    6.   
  
  6.  
    7.   
  
  7. >>> iter(1234) 
    8.   
  
  8. Traceback (most recent call last): 
    9.   
  
  9.   File "", line 1, in  
    10.   
  
  10.     iter(1234) 
    11.   
  
  11. TypeError: 'int' object is not iterable 
    12.

iter()为list返回了listiterator对象，为dictionary返回了dictionary-keyiterator对象。类似对其他可迭代类型也会返回迭代器对象。

iter()用在自定义的类型会怎样呢？我们先自己定义一个String类：

 
 
      
  
  1. class String(object): 
    2.   
  
  2.   def __init__(self, val): 
    3.   
  
  3.     self.val = val 
    4.   
  
  4.   def __str__(self): 
    5.   
  
  5.     return self.val 
    6.   
  
  6.  
    7.   
  
  7. st = String('sample string') 
    8.

那么，st是可迭代的吗？

 
 
      
  
  1. >>> iter(st) 
    2.   
  
  2. TypeError: 'String' object is not iterable 
    3.

你可能会有几个问题要问：

  • 怎么让自定义的类型可迭代？

  • iter()究竟做了些什么？

让我们补充String类来找找答案

 
 
      
  
  1. class String(object): 
    2.   
  
  2.     def __init__(self, val): 
    3.   
  
  3.         self.val = val 
    4.   
  
  4.     def __str__(self): 
    5.   
  
  5.         return self.val 
    6.   
  
  6.     def __iter__(self): 
    7.   
  
  7.         print "This is __iter__ method of String class" 
    8.   
  
  8.         return iter(self.val)  #self.val is python string so iter() will return it's iterator 
    9.   
  
  9.  
    10.   
  
  10. >>> st = String('Sample String') 
    11.   
  
  11. >>> iter(st) 
    12.   
  
  12. This is __iter__ method of String class 
    13.   
  
  13.  
    14.

在String类中需要一个’__iter__’方法把String类型变成可迭代的，这就是说’iter’内部调用了’iterable.__iter__()’

别急，不是只有增加’__iter()’方法这一种途径

 
 
      
  
  1. class String(object): 
    2.   
  
  2.     def __init__(self, val): 
    3.   
  
  3.         self.val = val 
    4.   
  
  4.     def __str__(self): 
    5.   
  
  5.         return self.val 
    6.   
  
  6.     def __getitem__(self, index): 
    7.   
  
  7.         return self.val[index] 
    8.   
  
  8.  
    9.   
  
  9. >>> st = String('Sample String') 
    10.   
  
  10. >>> iter(st) 
    11.   
  
  11.  
    12.

‘itr’也会调用’iterable.__getitem__()’，所以我们用’__getitem__’方法让String类型可迭代。

如果在String类中同时使用’__iter__()’和’__getitem__()’,就只有’__iter__’会起作用。

自动迭代

for循环会自动迭代

 
 
      
  
  1. for x in iterable: 
    2.   
  
  2.     print x 
    3.

我们可以不用for循环来实现吗？

 
 
      
  
  1. def iterate_while(iterable): 
    2.   
  
  2.     index = 0 
    3.   
  
  3.     while(i< len(iterable)): 
    4.   
  
  4.         print iterable[i] 
    5.   
  
  5.         i +=1 
    6.

这样做对list和string是管用的，但对dictionary不会奏效，所以这绝对不是python式的迭代，也肯定不能模拟for循环的功能。我们先看迭代器，等下回再过头来。

迭代器

关于迭代器先说几条………..

  • 1. 迭代器对象在迭代过程中会会产生可迭代的值，`next()`或者`__next()__`是迭代器用来产生下一个值的方法。

  • 2. 它会在迭代结束后发出StopIteration异常。

  • 3. `iter()`函数返回迭代器对象

  • 4. 如果`iter()`函数被用在迭代器对象，它会返回对象本身

我们试一试模仿for循环

 
 
      
  
  1. def simulate_for_loop(iterable): 
    2.   
  
  2.     it = iter(iterable) 
    3.   
  
  3.     while(True): 
    4.   
  
  4. try: 
    5.   
  
  5.      print next(it) 
    6.   
  
  6. except StopIteration: 
    7.   
  
  7.      break 
    8.   
  
  8.  
    9.   
  
  9. >>> simulate_for_loop([23,12,34,56]) 
    10.   
  
  10. 23 
    11.   
  
  11. 12 
    12.   
  
  12. 34 
    13.   
  
  13. 56 
    14.

前面我们看过了iterable类，我们知道iter会返回迭代器对象。

现在我们试着理解迭代器类的设计。

 
 
      
  
  1. class Iterator: 
    2.   
  
  2.     def __init__(self, iterable) 
    3.   
  
  3.         self.iterable = iterable 
    4.   
  
  4.     . 
    5.   
  
  5.     . 
    6.   
  
  6.     def __iter__(self):  #iter should return self if called on iterator 
    7.   
  
  7.         return self 
    8.   
  
  8.     def next(self):  #Use __next__() in python 3.x 
    9.   
  
  9.         if condition: #it should raise StopIteration exception if no next element is left to return 
    10.   
  
  10.             raise StopIteration 
    11.

我们学了够多的迭代和迭代器，在python程序中不会用到比这更深的了。

但是为了学习的目的我们就到这儿。。。。

列表迭代器

你可能会在面试中写这个，所以打起精神来注意了

 
 
      
  
  1. class list_iter(object): 
    2.   
  
  2.     def __init__(self, list_data): 
    3.   
  
  3.         self.list_data = list_data 
    4.   
  
  4.         self.index = 0 
    5.   
  
  5.     def __iter__(self): 
    6.   
  
  6.         return self 
    7.   
  
  7.     def next(self):   #Use __next__ in python 3.x 
    8.   
  
  8.         if self.index < len(self.list_data): 
    9.   
  
  9.             val = self.list_data[self.index] 
    10.   
  
  10.             self.index += 1 
    11.   
  
  11.             return val 
    12.   
  
  12.         else: 
    13.   
  
  13.             raise StopIteration() 
    14.

我们来用`list_iter`自己定义一个列表迭代器

 
 
      
  
  1. class List(object): 
    2.   
  
  2.     def __init__(self, val): 
    3.   
  
  3.         self.val = val 
    4.   
  
  4.     def __iter__(self): 
    5.   
  
  5.         return list_iter(self.val) 
    6.   
  
  6.  
    7.   
  
  7. >>> ls = List([1,2,34]) 
    8.   
  
  8. >>> it = iter(ls) 
    9.   
  
  9. >>> next(it) 
    10.   
  
  10. 1 
    11.   
  
  11. >>> next(it) 
    12.   
  
  12. 2 
    13.   
  
  13. >>> next(it) 
    14.   
  
  14. 34 
    15.   
  
  15. >>> next(it) 
    16.   
  
  16.  
    17.   
  
  17. Traceback (most recent call last): 
    18.   
  
  18.   File "", line 1, in  
    19.   
  
  19.     next(it) 
    20.   
  
  20.   File "", line 13, in next 
    21.   
  
  21.     raise StopIteration() 
    22.   
  
  22. StopIteration 
    23.   
  
  23.  
    24.   
  
  24. xrange 
    25.

从一个问题开始——xrange是迭代还是迭代器？

我们来看看

 
 
      
  
  1. >>> x = xrange(10) 
    2.   
  
  2. >>> type(x) 
    3.   
  
  3.  
    4.

几个关键点：

  • 1. `iter(xrange(num))`应该被支持

  • 2. 如果`iter(xrange(num))`返回同样的对象（xrange类型）那xrange就是迭代器

  • 3. 如果`iter(xrange(num))`返回一个迭代器对象那xrange就是迭代

 
 
      
  
  1. >>> iter(xrange(10)) 
    2.   
  
  2.  
    3.

它返回了rangeiterator，所以我们完全可以叫它迭代器。

让我们用最少的xrange函数实现自己的xrange

 
 
      
  
  1. xrange_iterator 
    2.   
  
  2.  
    3.   
  
  3. class xrange_iter(object): 
    4.   
  
  4.     def __init__(self, num): 
    5.   
  
  5.         self.num = num 
    6.   
  
  6.         self.start = 0 
    7.   
  
  7.     def __iter__(self): 
    8.   
  
  8.         return self 
    9.   
  
  9.     def next(self): 
    10.   
  
  10.         if self.start < self.num: 
    11.   
  
  11.             val = self.start 
    12.   
  
  12.             self.start += 1 
    13.   
  
  13.             return val 
    14.   
  
  14.         else: 
    15.   
  
  15.             raise StopIteration() 
    16.   
  
  16.  
    17.   
  
  17. my xrange 
    18.   
  
  18.  
    19.   
  
  19. class my_xrange(object): 
    20.   
  
  20.     def __init__(self, num): 
    21.   
  
  21.         self.num = num 
    22.   
  
  22.     def __iter__(self): 
    23.   
  
  23.         return xrange_iter(self.num) 
    24.   
  
  24.  
    25.   
  
  25. >>> for x in my_xrange(10): 
    26.   
  
  26. print x, 
    27.   
  
  27.  
    28.   
  
  28. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
    29.

我喜欢在这里总结这篇文章，欢迎发表评论和疑问。

译文链接：http://www.codeceo.com/article/python-iterable-and-iterator.html
英文原文：Python: Iterable and Iterator

本文标题：Python迭代和迭代器详解
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