实例讲解Python 迭代器与生成器

脚本专栏 2024/11/15 佚名

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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() 和 next()。

字符串，列表或元组对象都可用于创建迭代器：

> 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
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> print (next(it))
2
>

迭代器对象可以使用常规for语句进行遍历：

#!/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：

#!/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：

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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：

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：

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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：

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：

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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：

#!/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：