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『无为则无心』Python基础 — 62、Python中自定义迭代器

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1、迭代器对象的创建

迭代器是一种可以被遍历的对象,并且能够作用于next()函数,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,迭代器只能往后遍历,不能回溯。不像列表,你随时可以取后面的数据,也可以返回头取前面的数据,迭代器通常要实现两个基本方法next()iter()

概括的说,一个对象实现了__iter__()__next__()方法,那么它就是一个迭代器对象。

但是只实现了__iter__()方法没有实现__next__()方法,就只是一个可迭代对象。

例如:

# 3.6之前的版本是不需要带.abc的,3.7就会提示需要加.abc
from collections.abc import Iterable, Iterator


class IterA:

    def __iter__(self):
        # 我们这里返回一个列表
        return [1, 2, 3]


class IterB:
    pass


iterA = IterA()
iterB = IterB()

# 可以看到iterA 是一个可迭代对象
# iterB 是一个不可迭代对象
print(isinstance(iterA, Iterable))  # True
print(isinstance(iterB, Iterable))  # False

# iterA是一个可迭代对象,但并不是一个迭代器对象
# 因为IterA类中并没有实现next方法
print(isinstance(iterA, Iterator))  # False

我们在IterA类中实现__next__()方法,IterA类就变成了一个迭代器对象了。

# 3.6之前的版本是不需要带.abc的,3.7就会提示需要加.abc
from collections.abc import Iterable, Iterator


class IterA:

    def __iter__(self):
        # 我们这里返回一个列表
        return [1, 2, 3]

    def __next__(self):
        pass


iterA = IterA()

# 可以看到iterA 是一个可迭代对象
# iterB 是一个不可迭代对象
print(isinstance(iterA, Iterable))  # True


# iterA对象也是要给迭代器对象
print(isinstance(iterA, Iterator))  # True

2、实际应用案例

"""
1.迭代器的应用场景
    1).如果数列的数据规模巨大
    2).数列有规律,但是依靠列表推导式描述不出来
 

2.数学中有个著名的斐波那契数列(Fibonacci),
数列中第⼀个数0,第⼆个数1,其后的每⼀个数都可由前两个数相加得到:
如下:
0,    1,    1,   2,    3,    5,   8,    13,    21,   34,    ...

现在我们想要通过for...in...循环来遍历迭代斐波那契数列中的前n个数。
那么这个斐波那契数列我们就可以⽤迭代器来实现,
每次迭代都通过数学计算来⽣成下⼀个数。

"""
from collections.abc import Iterable, Iterator

class FibIterator(object):
    """
        fib数列迭代器
    """

    # 初始化方法
    def __init__(self, count):
        # 斐波拉契数列中的前两个数
        self.num1 = 0
        self.num2 = 1

        # 用来保存迭代的总次数
        self.count = count
        # 用来记录迭代次数(计数器)
        self.i = 0

    # 实现__iter__表示FibIterator是一个可迭代对象
    # 返回对象自己。是一个可迭代对象
    def __iter__(self):
        return self

    # 实现__next__方法,是FibIterator定义为迭代器对象的重要条件之一
    def __next__(self):
        # 判断是否迭代结束,如果没有到达迭代次数,则返回数据
        # self.count 需要迭代的次数
        # self.i已迭代次数
        if self.i < self.count:

            item = self.num1
            # 计算num1, num2的值,方便下次迭代返回
            # 这里运用的是序列的封包与解包,不会的可以看我以前的文章(元组)
            self.num1, self.num2 = self.num2, self.num1 + self.num2

            # 执行一次next方法,计数器+1
            self.i += 1
            # 返回新获得的数,
            # 也就是前两个数求和的第三个数
            return item
        else:
            # 到达了迭代次数,抛出异常
            raise StopIteration


# 创建一个fib数列迭代器对象
fibIter = FibIterator(15)

# fibIter对象是一个迭代器
print(isinstance(fibIter, Iterable))  # True
print(isinstance(fibIter, Iterator))  # True

# 转换为列表查看fib对象内容
# [0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233, 377]
print(list(fibIter))

# 遍历,可执行
for li in fibIter:
    print(li)

3、总结:

(1)整理总结

  • 对象是否实现了__iter__方法,如果实现了,该对象就是一个可迭代对象。
  • 一个对象实现了__iter__()__next__()方法,那么它就是一个迭代器对象。
  • 可以使用iter()函数把可迭代对象(Iterable)变成迭代器对象(Iterator)。
  • 通过isinstance()函数,可以判断一个对象是否是Iterable对象或者是Iterator对象。
    print(isinstance(fibIter, Iterable))  
    print(isinstance(fibIter, Iterator)) 
    

(2)迭代协议

当任何可迭代对象传入到for循环或其他迭代工具中进行遍历时,迭代工具都是先通过iter()函数获得与可迭代对象对应的迭代器,然后再对迭代器调用next()函数,不断的依次获取元素,并在捕捉到StopIteration异常时,确定完成迭代,这就是完整的迭代过程,这也称之为“迭代协议”。

(3)为什么任何Python序列都可迭代?

  1. 都实现了__getitem__方法
  2. 标准序列也都实现了__iter__方法
  3. 实现了__getitem__方法,而且其参数是从0开始的索引,这种对象也可迭代,但它不是一个可迭代对象。
    原因是:如果没有实现__iter__方法,但实现了__getitem__方法,__getitem__()方法可以通过iter()函数转成Iterator,即可以在for循环中使用,按顺序(从0开始)获取元素。
    from collections.abc import Iterable, Iterator
    
    
    class IterObj:
    
        def __init__(self):
            self.a = [3, 5, 7, 11, 13, 17, 19]
    
        def __getitem__(self, i):
            return self.a[i]
    
    
    # 从创建对象
    it = IterObj()
    print(isinstance(it, Iterable))  # false
    print(isinstance(it, Iterator))  # false
    # <__main__.IterObj object at 0x0000000002573AC8>
    print(it)
    # # <iterator object at 0x10b231278>
    print(iter(it))
    
    # 遍历
    for i in it:
        print(i)
    

归纳:

  • 如果这个可迭代对象要在for循环中被使用,那么它就应该能够被内置的iter()函数调用并转化成Iterator对象。
  • Python的for语法功能非常强大,可以遍历任何可迭代的对象。

参考:

正文结束了
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