如何理解Python的容器、可迭代對象、迭代器、生成器

本篇內(nèi)容主要講解“如何理解Python的容器、可迭代對象、迭代器、生成器”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓小編來帶大家學習“如何理解Python的容器、可迭代對象、迭代器、生成器”吧!

目錄

• 一、容器

• 1.什么是容器？

• 二、可迭代對象

• 1.什么是可迭代對象？

• 三、迭代器

• 四、序列

• 五、列表推導式

• 六、生成器

• 1.生成器的第一種創(chuàng)建方法：生成器表達式

• 2.生成器的第二種創(chuàng)建方法：yield

一、容器

1.什么是容器？

在Python中，容器是把多種元素組織在一起的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，容器中的元素就可以逐個迭代獲取。說白了，它的作用就像它的名字一樣：用來存放東西（數(shù)據(jù)）。

容器實際上是不存在的，它并不是一種數(shù)據(jù)類型，只是人為的一種概念，只是為了方便學習所創(chuàng)造的一個概念詞，它可以用成員關(guān)系操作符（in或not in）來判斷對象是否在容器里面。

當然了，它不是我創(chuàng)造的，我沒有那么大本事哈，是官方創(chuàng)造的好吧，你也不用擔心我是在教你一些奇奇怪怪的名詞，說出去別人都聽不懂…python中都是這么叫的。

常見的容器類型有列表（list）、元組（tuple）、字符串（str）、字典（dict）以及集合（set ）。

既然容器里面的數(shù)據(jù)是可以迭代獲取的，那么我們又得來學一個新概念：可迭代對象。

二、可迭代對象

1.什么是可迭代對象？

在python中，可迭代對象并不是指某種具體的數(shù)據(jù)類型，它是指存儲了元素的一個容器對象。

也就是說，如果容器里面沒有存儲數(shù)據(jù)，那它就不是可迭代對象，并不是所有的容器都是可迭代對象，容器包含但并不僅限于可迭代對象。

注意兩個點：

• 1.很多容器都是可迭代對象（容器包含了可迭代對象）。

• 2.一個可迭代對象是不能獨立的進行迭代的，迭代是通過for來完成的，凡是可迭代對象都可以直接使用for循環(huán)進行訪問。

for循環(huán)大家應該不陌生吧？有沒有想過，for循環(huán)內(nèi)部是怎么實現(xiàn)的？比如說這個for循環(huán)的例子，為什么能輸出列表里的每一個元素？它的內(nèi)部是怎么實現(xiàn)的？

其實for循環(huán)做了兩件事情：

• 1.使用 __iter__() 返回1個迭代器，迭代器在下面會講，這里先知道有這么個東西。

• 2.使用 __next__() 獲取迭代器中的每一個元素。
  

那么我們不用for循環(huán)來輸出列表里的每一個元素，

l = [1,2,3,4]
# for i in l:
#     print(i)
ite =l.__iter__() #接收一下ietr()干了什么
print(ite)  #打印
print(ite.__next__())    #for循環(huán)干第2件事情的時候做的第1步
print(ite.__next__())    #for循環(huán)干第2件事情的時候做的第2步
print(ite.__next__())    #for循環(huán)干第2件事情的時候做的第3步
print(ite.__next__())    #for循環(huán)干第2件事情的時候做的第4步

輸出結(jié)果：

可以看出來，如果我們?nèi)サ裟男写蛴te的代碼，執(zhí)行效果就是跟for循環(huán)輸出列表里面的每一個元素是一樣的，for循環(huán)里面限定了范圍是4次，實際上就執(zhí)行了1次__iter__()和4次__next__()，也就是說for循環(huán)訪問迭代對象的本質(zhì)就是通過這么去實現(xiàn)的。

而且，for循環(huán)本質(zhì)上干的那兩件事情，缺一不可，也就是說如果沒有__iter__()先返回了迭代器，__next()__也無法獲取到元素，恰恰說明了前面說要注意的兩點中的第2點：一個可迭代對象是不能獨立的進行迭代的。

有兩個內(nèi)置函數(shù)跟它們原理是一樣的，本質(zhì)相同，一般要用的話用內(nèi)置函數(shù)要方便一些，起碼不用寫那么多下劃線：

• 內(nèi)置函數(shù) iter() 的本質(zhì)是 __inter__() ，也是返回一個迭代器。

• 內(nèi)置函數(shù) next（） 的本質(zhì)是 __next__()，也是有了迭代器之后獲取元素。
  

可以看出來結(jié)果也是一模一樣的，既然講到了迭代器，那么就來看看什么是迭代器。

三、迭代器

通過上面的for循環(huán)例子我們大概也能看得出來，

• 只要是實現(xiàn)了__iter__()和__next__()的對象，就是迭代器，迭代器是一個可迭代對象。

• 總之，迭代器是有__iter__()生成，可以通過__next__()進行調(diào)用。
  

既然如此，我們在學Python基礎(chǔ)的時候講過range()是一個可迭代對象，那么它也是可以通過__iter__()生成一個迭代器的。

四、序列

序列在【賦值語句】那個專題文章中我有提過，這里再講一下，序列也是一個抽象的概念，它包含了列表、元組和字符串，它本身是不存在的，也是便于學習所創(chuàng)造的一個概念詞。

可迭代對象包含序列，既然序列包含了列表、元組和字符串，前面我們的例子中也涉及到 了，所以說序列可以被iter（）和next（）使用。

序列可以分為有限序列和無限序列。有限序列就是有范圍的，比如說range(10)就已經(jīng)限定了范圍，相反的，無限序列也就是沒有限定范圍的序列。

我們來生成一個無限序列，這里需要用到1個新模塊itertools，itertools用于高效循環(huán)的迭代函數(shù)集合,它下面有一個方法count()，可生成迭代器且無范圍，可以理解為無限迭代器。

通過這個例子我們可以看出來，只要執(zhí)行一次，next()就會獲取一次迭代器里面的內(nèi)容并逐次獲取，我這里只寫了4個next()，你多寫幾次就會多輸出幾次。

像next()這種什么時候需要就什么時候調(diào)用的機制叫做懶加載機制，也叫懶漢式加載；

相反地就有餓漢式加載。比如for循環(huán)這種的，只要一執(zhí)行就會把可迭代器里面的所有對象都獲取。

五、列表推導式

列表推導式跟生成器有關(guān)，在講生成器之前，需要先知道什么是列表推導式，列表推導式就是生成列表的一種方法，語法是這樣的：

l = [i for i in 可迭代對象]

i表示要放進列表里的對象，for循環(huán)是一個式子。

比如我們用列表推導式來生成一個列表試試：

l = [i for i in range(5)]
print(l)

運行結(jié)果：

[0, 1, 2, 3, 4]

運用列表推導式可以很方便地生成我們想要的列表。

同時它也有很多靈活的用法，比如在后面加上條件判斷

l = [i for i in range(5) if 4<5]
print(l)

運行結(jié)果：

[0, 1, 2, 3, 4]

if后面的條件判斷為真，則可以正常生成列表，如果為假，則列表推導式是無效的，此時的l將是一個空列表。

還有其他靈活的用法，比如操作前面的i,比如讓i的數(shù)值全都翻2倍：

我們把迭代對象換一下，換成字符串，也同樣可以輸出，只是*在字符串里面表示重復操作符，所以效果變成了這樣：

不僅如此，前面的i*2我們還可以用函數(shù)來進行操作，比如：

總而言之，列表推導式就是用來快速和自定義生成列表的一種方法，很靈活。

那么有人可能會舉一反三了，列表推導式都是用 [] 來進行操作的，那如果用（）來操作行嗎?它會不會生成一個元組？我們來看看：

[] 換成（）之后，返回的是一個生成器generrator ，那么下面我們再來講講生成器：

六、生成器

生成器是真實存在于Python中的對象，與容器這種概念詞是不同的，它是可以直接通過next()進行調(diào)用的。

1.生成器的第一種創(chuàng)建方法：生成器表達式

第一種創(chuàng)建方法跟列表推導式是差不多的，就是 [] 換成了（）：

l = (i for i in 可迭代對象)

比如我們來生成一個生成器，看看能不能用next()直接調(diào)用：

l = (i for i in "abcd")
print(next(l))

運行結(jié)果：

a

可以看出，生成器是可以直接調(diào)用的。那么既然生成器可以被next()調(diào)用，那么生成器就是一個特殊的迭代器，是一個可迭代對象。

2.生成器的第二種創(chuàng)建方法：yield

除了用上面那種方法創(chuàng)建生成器，還可以用yield來創(chuàng)建，方法如下：

yield 關(guān)鍵字

比如說我們用一個函數(shù)中包含yield來創(chuàng)建生成器：

def fun():
    a = 10
    while 1:
        a += 1
        yield a


b = fun()
print(b)

運行結(jié)果：

<generator object fun at 0x000001F2AD95E900>

結(jié)果就是生成了一個生成器，而且此時的函數(shù)fun()就已經(jīng)不再是一個函數(shù)了，它是一個生成器，只要函數(shù)中出現(xiàn)了yield，函數(shù)就變成了生成器。

為什么while循環(huán)沒有一直執(zhí)行？先不著急，我們輸出看看：

def fun():
    a = 10
    while 1:
        a += 1
        yield a


b = fun()
print(next(b))
print(next(b))
print(next(b))

運行結(jié)果：

11
12
13

我調(diào)用了三次，所以它就運行了三次，while循環(huán)雖然存在，但是卻不起作用，是因為前面我們提過的懶漢式加載。

什么時候需要了，什么時候用next()調(diào)用，就是懶漢式加載，不像餓漢式加載那樣，提前生成了所有對象，如果這里換成for循環(huán)來完成，比如：

def fun():
    a = 10
    while 1:
        a += 1
        print(a)

b = fun()

運行之后程序?qū)M入死循環(huán)，一直給a自加1，你可以試試看效果，這就是餓漢式加載提前生成了迭代器并調(diào)用了全部迭代器對象，餓漢式加載占用資源的放大鏡。

七、小結(jié)

今天講的內(nèi)容可能聽起來比較枯燥，這也是沒得辦法的，有些東西第一次聽可能有點”難以下咽“，見得多了之后就習慣了，你得強迫自己去試著接受和理解這些抽象的東西。

最后用一張圖來總結(jié)一下它們的關(guān)系：

到此，相信大家對“如何理解Python的容器、可迭代對象、迭代器、生成器”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是億速云網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進入相關(guān)頻道進行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學習！