Python通過(guò)for循環(huán)理解迭代器和生成器實(shí)例詳解

本文實(shí)例講述了Python通過(guò)for循環(huán)理解迭代器和生成器。分享給大家供大家參考，具體如下：

迭代器

可迭代對(duì)象

通過(guò) for…in… 循環(huán)依次拿到數(shù)據(jù)進(jìn)行使用的過(guò)程稱為遍歷，也叫迭代。我們把可以通過(guò) for…in… 語(yǔ)句迭代讀取數(shù)據(jù)的對(duì)象稱之為可迭代對(duì)象。

- 通過(guò) isinstance()可以判斷一個(gè)對(duì)象是否可以迭代

# 判斷列表
print(isinstance([], Iterable)

打印結(jié)果為 True 即為可迭代對(duì)象。

- 自定義一個(gè)能容納數(shù)據(jù)的類，測(cè)試該類的可迭代性

import collections
class MyClassmate(object):
  def __init__(self):
    self.names = []
  def add(self, name):
    self.names.append(name)
# 創(chuàng)建 MyClassmate對(duì)象
my_classmate = MyClassmate()
my_classmate.add("小王")
my_classmate.add("小李")
my_classmate.add("小張")
# 判斷MyClassmate是否為可迭代對(duì)象
print("是否為可迭代對(duì)象：",isinstance(my_classmate, collections.Iterable))
# 迭代數(shù)據(jù)
for temp in my_classmate:
  print(temp)

運(yùn)行結(jié)果：

是否為可迭代對(duì)象： False
Traceback (most recent call last):
    for temp in my_classmate:
TypeError: 'MyClassmate' object is not iterable

封裝一個(gè)可以存放多條數(shù)據(jù)的類型是不可迭代的

何為可迭代對(duì)象

• 我們分析對(duì)可迭代對(duì)象進(jìn)行迭代使用的過(guò)程，發(fā)現(xiàn)每迭代一次(即在 for…in… 中每循環(huán)一次)都會(huì)返回對(duì)象中的下一條數(shù)據(jù)，一直向后讀取數(shù)據(jù)直到迭代了所有數(shù)據(jù)后結(jié)束。那么，在這個(gè)過(guò)程中就應(yīng)該有一個(gè)"人"去記錄每次訪問(wèn)到了第幾條數(shù)據(jù)，以便每次迭代都可以返回下一條數(shù)據(jù)。我們把這個(gè)能幫助我們進(jìn)行數(shù)據(jù)迭代的"人"稱為迭代器 (Iterator)。
• 可迭代對(duì)象的本質(zhì)就是提供一個(gè)這樣的中間"人"即迭代器幫助我們對(duì)其進(jìn)行迭代遍歷使用。
• 可迭代對(duì)象通過(guò)__iter__方法向我們提供一個(gè)迭代器，在迭代一個(gè)可迭代對(duì)象的時(shí)候，實(shí)際上就是先獲取該對(duì)象提供的一個(gè)迭代器，然后通過(guò)這個(gè)迭代器來(lái)依次獲取對(duì)象中的每一個(gè)數(shù)據(jù).

1.可迭代對(duì)象的本質(zhì)就是提供一個(gè)這樣的中間"人"即迭代器幫助我們對(duì)其進(jìn)行迭代遍歷使用

2.可迭代對(duì)象是一個(gè)具備了__iter__方法的對(duì)象，通過(guò)__iter__方法獲取可迭代對(duì)象的迭代器

from collections import Iterable
class MyClassmate(object):
  def __init__(self):
    self.names = []
  def add(self, name):
    self.names.append(item)
  def __iter__(self):
    """空實(shí)現(xiàn)該方法"""
    return None
# 創(chuàng)建 MyClassmate對(duì)象
my_classmate = MyClassmate()
my_classmate.add("小王")
my_classmate.add("小李")
my_classmate.add("小張")
# 判斷MyClassmate是否為可迭代對(duì)象
print(isinstance(my_classmate, Iterable))

運(yùn)行結(jié)果：

是否為可迭代對(duì)象： True

這回測(cè)試發(fā)現(xiàn)添加了__iter__方法的my_classmate對(duì)象已經(jīng)是一個(gè)可迭代對(duì)象了。

iter() 函數(shù)與 next() 函數(shù)

list、tuple 等都是可迭代對(duì)象，我們可以通過(guò) iter() 函數(shù)獲取這些可迭代對(duì)象的迭代器。然后我們可以對(duì)獲取到的迭代器不斷使用 next() 函數(shù)來(lái)獲取下一條數(shù)據(jù)。

li = [11, 22, 33, 44, 55]
# 通過(guò)iter() 取得可迭代對(duì)象的迭代器
iterator = iter(li)
# 通過(guò)next()函數(shù)取得iterator迭代器指向的下一個(gè)值
print(next(iterator))
print(next(iterator))
print(next(iterator))
print(next(iterator))
print(next(iterator))
print(next(iterator))

1.iter(iterable) 函數(shù)是把可迭代對(duì)象的迭代器取出來(lái)，內(nèi)部是調(diào)用可迭代對(duì)象的__iter__方法，來(lái)取得迭代器的

2.next(iterator) 函數(shù)是通過(guò)迭代器取得下一個(gè)位置的值，內(nèi)部是調(diào)用迭代器對(duì)象的__next__方法，來(lái)取得下一個(gè)位置的值

注意: 當(dāng)我們已經(jīng)迭代完最后一個(gè)數(shù)據(jù)之后，再次調(diào)用 next() 函數(shù)會(huì)拋出 StopIteration 的異常，來(lái)告訴我們所有數(shù)據(jù)都已迭代完成，不用再執(zhí)行 next() 函數(shù)了。

迭代器

我們要想構(gòu)造一個(gè)迭代器，就要實(shí)現(xiàn)它的__next__ 方法。但這還不夠，python 要求迭代器本身也是可迭代的，所以我們還要為迭代器實(shí)現(xiàn)__iter__ 方法，而 __iter__ 方法要返回一個(gè)迭代器，迭代器自身正是一個(gè)迭代器，所以迭代器的 __iter__ 方法返回自身即可。

一個(gè)實(shí)現(xiàn)了 __iter__ 方法和 __next__ 方法的對(duì)象，就是迭代器，迭代器同時(shí)也是一個(gè)可迭代對(duì)象.

import collections
class MyClassmate(object):
  def __init__(self):
    # 聲明一個(gè)列表
    self.names = []
    # 記錄迭代器迭代的位置， 默認(rèn)是0 ，即從起始位置開始
    self.current = 0
  def add(self, name):
    self.names.append(name)
  def __iter__(self):
    """通過(guò)該方法取得迭代器對(duì)象"""
    return self
  def __next__(self):
    """取得下一個(gè)迭代的值"""
    if self.current < len(self.names):
      name = self.names[self.current]
      self.current += 1
      return name
    else:
      raise StopIteration
# 創(chuàng)建MyClassmate實(shí)例
my_classmate = MyClassmate()
my_classmate.add("小王")
my_classmate.add("小李")
my_classmate.add("小張")
# 測(cè)試MyList是不是可迭代對(duì)象
print(isinstance(my_classmate, collections.Iterable))
# 遍歷數(shù)據(jù)
for name in my_classmate:
  print(name)

for…in… 循環(huán)的本質(zhì)

for item in Iterable 循環(huán)的本質(zhì)就是先通過(guò)iter()函數(shù)獲取可迭代對(duì)象 Iterable 的迭代器，然后對(duì)獲取到的迭代器不斷調(diào)用 next() 方法來(lái)獲取下一個(gè)值并將其賦值給 item，當(dāng)遇到 StopIteration 的異常后循環(huán)結(jié)束 (for…in..會(huì)自動(dòng)處理 StopIteration 異常)。

生成器

生成器

生成器是一種特殊的迭代器,它比迭代器更優(yōu)雅

創(chuàng)建生成器的方法

1.將列表生成式的 [] 改成 ()

# 參考列表生成式
L=[x*2 for x in range(6)]
print(L)
# 把[] 改為() :就是一個(gè)簡(jiǎn)單的列表生成器
G=(x*2 for x in range(6))
# 輸出的是生成器對(duì)象
print(G)
print("通過(guò)next()函數(shù)取得下一個(gè)值")
print(next(G))
print(next(G))
print(next(G))
print(next(G))
print(next(G))
print(next(G))
# 創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單生成器，通過(guò) for來(lái)遍歷
G=(x*2 for x in range(6))
print("通過(guò)for 迭代的結(jié)果:")
for num in G:
  print(num)

運(yùn)行結(jié)果：

[0, 2, 4, 6, 8, 10]
<generator object <genexpr> at 0x7ff7f8bbd5c8>
通過(guò)next()函數(shù)取得下一個(gè)值
0
2
4
6
8
10
通過(guò)for 迭代的結(jié)果:
0
2
4
6
8
10

2.通過(guò)關(guān)鍵字 yield 實(shí)現(xiàn)生成器

def fib(n):
  current_index = 0
  num1, num2 = 0, 1
  while current_index < n:
    # print(num1) # 打印斐波那契數(shù)列
    """
     1. 假如函數(shù)中有yield，則不再是函數(shù)，而是生成器
     2. yield 會(huì)產(chǎn)生一個(gè)斷點(diǎn)
     3. 假如yield后面緊接著一個(gè)數(shù)據(jù)，就會(huì)把數(shù)據(jù)返回，
      作為next()函數(shù)或者for ...in...迭代出的下一個(gè)值
    """
    yield num1
    num1, num2 = num2, num1 + num2
    current_index += 1
if __name__ == '__main__':
  # 假如函數(shù)中有yield，則不再是函數(shù)，而是一個(gè)生成器
  gen = fib(5)
  # 　生成器是一種特殊的迭代器
  for num in gen:
    print(num)
  # 也可以用 next() 函數(shù)取下一個(gè)值

在使用生成器實(shí)現(xiàn)的方式中，我們將原本在迭代器__next__方法中實(shí)現(xiàn)的基本邏輯放到一個(gè)函數(shù)中來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是將打印輸出方式換成 yield,此時(shí)新定義的函數(shù)便不再是函數(shù)，而是一個(gè)生成器了。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)：只要在函數(shù)中有 yield 關(guān)鍵字，就稱為生成器。

此時(shí)按照調(diào)用函數(shù)的方式( 案例中為 gen = fib(5) )使用生成器就不再是執(zhí)行函數(shù)體了，而是會(huì)返回一個(gè)生成器對(duì)象( 案例中為 gen )，然后就可以按照使用迭代器的方式來(lái)使用生成器了。

使用 send() 喚醒

def gen():
  i = 0
  while i < 5:
    temp = yield i
    print(temp)
    i += 1
if __name__ == '__main__':
  # 取得生成器對(duì)象
  obj = gen()
  # 使用next()喚醒生成器
  print(next(obj))
  print(next(obj))
  # 使用send喚醒生成器 ，在喚醒的同時(shí)向斷點(diǎn)處傳入一個(gè)附加數(shù)據(jù)
  print(obj.send("haha"))
  # 使用next()喚醒生成器
  print(next(obj))
  # 使用send喚醒生成器 ，在喚醒的同時(shí)向斷點(diǎn)處傳入一個(gè)附加數(shù)據(jù)
  print(obj.send("python"))

運(yùn)行結(jié)果:

0
None
1
haha
2
None
3
python

我們除了可以使用 next() 函數(shù)來(lái)喚醒生成器繼續(xù)執(zhí)行外，還可以使用 send() 函數(shù)來(lái)喚醒執(zhí)行。使用 send() 函數(shù)的一個(gè)好處是可以在喚醒的同時(shí)向斷點(diǎn)處傳入一個(gè)附加數(shù)據(jù)。

總結(jié)

1. 假如函數(shù)中有 yield，則不再是函數(shù)，而是生成器
2. yield 會(huì)產(chǎn)生一個(gè)斷點(diǎn)，暫停函數(shù)，保存狀態(tài)
3. 假如yield后面緊接著一個(gè)數(shù)據(jù)，就會(huì)把數(shù)據(jù)返回，作為 next() 函數(shù)或者 for …in… 迭代出的下一個(gè)值
4. 可以通過(guò) next() 喚醒生成器，讓生成器從斷點(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行

send與next喚醒生成器不同：

1. send 與next都可以喚醒生成器，但send(value)可以傳值給生成器的斷點(diǎn)處
2. 使用：

next(generator)
generator.send("你好")

3. generator.send(None)等價(jià)于next(generator)
4. 注意： 第一次喚醒生成器時(shí)，假如使用 send,則只能傳 None，因?yàn)閯傞_始執(zhí)行生成器時(shí)，是沒(méi)有斷點(diǎn)的

- 解析

temp = yield num
generator.send("你好")

temp = yield num 為賦值語(yǔ)句，當(dāng)看到等號(hào)時(shí)， 一定是等號(hào)左邊先運(yùn)行完，再賦值給等號(hào)右邊

而程序運(yùn)行到 yield num 時(shí)，會(huì)先返回一個(gè)值，也就是此時(shí)的 num ，然后將 send()里的參數(shù)傳給 yield num，進(jìn)而賦值給 temp

更多關(guān)于Python相關(guān)內(nèi)容可查看本站專題：《Python數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法教程》、《Python Socket編程技巧總結(jié)》、《Python函數(shù)使用技巧總結(jié)》、《Python字符串操作技巧匯總》及《Python入門與進(jìn)階經(jīng)典教程》

希望本文所述對(duì)大家Python程序設(shè)計(jì)有所幫助。