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Python中的迭代器和生成器详解

2024-11-03 来源:个人技术集锦

可迭代对象(Iterable)

任何实现了 __iter__ 方法的对象都可以称为可迭代对象。

class Fib:
    def __init__(self, n):
        self.prev = 0
        self.cur = 1
        self.n = n
    def __iter__(self):
        return self
fib = Fib(5)
import collections
print('fib is Iterable? ', isinstance(fib, collections.Iterable))
print('fib is Iterator? ', isinstance(fib, collections.Iterator))
print(next(fib))
fib is Iterable?  True
fib is Iterator?  False
Traceback (most recent call last):
  File "D:/MyProject/Python/insight-tools-rest/test.py", line 27, in <module>
    print(next(fib))
TypeError: 'Fib' object is not an iterator

迭代器(Iterator)

迭代器是用于进行迭代操作的对象,它可以像列表一样使用 for 迭代获取其中的每一个元素。当然,列表、字典属于可迭代对象,但并不是迭代器。

要将列表、字典等常见的可迭代对象变成迭代器,需要使用 iter 或者 __iter__() 进行作用:

l = [1, 2, 3]
d = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}
print(type(l))
print(type(d))
l = l.__iter__()
d = iter(d)
print(type(l))
print(type(d))
<class 'list'>
<class 'dict'>
<class 'list_iterator'>
<class 'dict_keyiterator'>

迭代器与列表的区别在于,列表是一次性把所有的元素加载到内存,迭代器则是使用延迟计算的方式返回元素,只有在调用 next 方法的时候才去计算并返回该元素,也即 call by need 的方式,for 循环本质上也是不断调用迭代器的 next 方法来进行遍历。

如果要将一个可迭代对象变成迭代器的话,还需要实现一个 __next__ 方法:

class Fib:
    def __init__(self, n):
        self.prev = 0
        self.cur = 1
        self.n = n
    def __iter__(self):
        return self
    def __next__(self):
        if self.n > 0:
            value = self.cur
            self.cur += self.prev
            self.prev = value
            self.n -= 1
            return value
        else:
            raise StopIteration()
fib = Fib(5)
import collections
print('fib is Iterable? ', isinstance(fib, collections.Iterable))
print('fib is Iterator? ', isinstance(fib, collections.Iterator))
print([i for i in fib])

fib is Iterable?  True
fib is Iterator?  True
[1, 1, 2, 3, 5]

生成器(Generator)

普通函数一般使用 return 返回一个值,但在 Python 中还有一种函数,用关键字 yield 来返回值,这种函数叫生成器。函数被调用时会返回一个生成器对象,生成器本质上还是一个迭代器(特殊的迭代器,实现方式不一样),因此在迭代操作中,生成器对象的行为和迭代器非常相似。下面是使用生成器实现的斐波那契数列:

def fib(n):
    prev = 0
    cur = 1
    while n > 0:
        yield cur
        n -= 1
        prev, cur = cur, cur + prev
        # tmp = prev
        # prev = cur
        # cur = cur + tmp
print([i for i in fib(5)])

[1, 1, 2, 3, 5]

当然也可以使用 next 不断去遍历:

fib = fib(5)
print(next(fib))
print(next(fib))
print(next(fib))
print(next(fib))
print(next(fib))

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