第八章Python可迭代对象、迭代器和生成器

    xiaoxiao2025-11-15  14

    8.1 可迭代对象(Iterable) 大部分对象都是可迭代,只要实现了__iter__方法的对象就是可迭代的。 __iter__方法会返回迭代器(iterator)本身,例如: >>> lst = [1,2,3] >>> lst.__iter__() <listiterator object at 0x7f97c549aa50> Python提供一些语句和关键字用于访问可迭代对象的元素,比如for循环、列表解析、逻辑操作符等。 判断一个对象是否是可迭代对象: >>> from collections import Iterable  # 只导入Iterable方法 >>> isinstance('abc', Iterable)      True >>> isinstance(1, Iterable)      False >>> isinstance([], Iterable) True 这里的isinstance()函数用于判断对象类型,后面会讲到。 可迭代对象一般都用for循环遍历元素,也就是能用for循环的对象都可称为可迭代对象。 例如,遍历列表: >>> lst = [1, 2, 3] >>> for i in lst: ...   print i ... 1 2 3 博客地址:http://lizhenliang.blog.51cto.com and https://yq.aliyun.com/u/lizhenliang QQ群:323779636(Shell/Python运维开发群) 8.2 迭代器(Iterator) 具有next方法的对象都是迭代器。在调用next方法时,迭代器会返回它的下一个值。如果next方法被调用,但迭代器没有值可以返回,就会引发一个StopIteration异常。 使用迭代器的好处: 1)如果使用列表,计算值时会一次获取所有值,那么就会占用更多的内存。而迭代器则是一个接一个计算。 2)使代码更通用、更简单。    8.2.1 迭代器规则    回忆下在Python数据类型章节讲解到字典迭代器方法,来举例说明下迭代器规则: >>> d = {'a':1, 'b':2, 'c':3} >>> d.iteritems() <dictionary-itemiterator object at 0x7f97c3b1bcb0> # 判断是否是迭代器 >>> from collections import Iterator >>> isinstance(d, Iterator) False >>> isinstance(d.iteritems(), Iterator) True # 使用next方法。 >>> iter_items = d.iteritems() >>> iter_items.next() ('a', 1) >>> iter_items.next() ('c', 3) >>> iter_items.next() ('b', 2) 由于字典是无序的,所以显示的是无序的,实际是按照顺序获取的下一个元素。    8.2.2 iter()函数    使用iter()函数转换成迭代器: 语法:   iter(collection) -> iterator   iter(callable, sentinel) -> iterator >>> lst = [1, 2, 3] >>> isinstance(lst, Iterator) False >>> lst.next()  # 不是迭代器是不具备next()属性的 Traceback (most recent call last):   File "<stdin>", line 1, in <module> AttributeError: 'list' object has no attribute 'next' >>> iter_lst = iter(lst)              >>> isinstance(iter_lst, Iterator) True >>> iter_lst.next() 1 >>> iter_lst.next() 2 >>> iter_lst.next() 3    8.2.3 itertools模块 itertools模块是Python内建模块,提供可操作迭代对象的函数。可以生成迭代器,也可以生成无限的序列迭代器。 有下面几种生成无限序列的方法: count([n]) --> n, n+1, n+2, ... cycle(p) --> p0, p1, ... plast, p0, p1, ... repeat(elem [,n]) --> elem, elem, elem, ... endlessly or up to n times   也有几个操作迭代器的方法:    islice(seq, [start,] stop [, step]) --> elements from chain(p, q, ...) --> p0, p1, ... plast, q0, q1, ... groupby(iterable[, keyfunc]) --> sub-iterators grouped by value of keyfunc(v)  imap(fun, p, q, ...) --> fun(p0, q0), fun(p1, q1), ... ifilter(pred, seq) --> elements of seq where pred(elem) is True  1)count生成序列迭代器 >>> from itertools import *  # 导入所有方法       # 用法 count(start=0, step=1) --> count object >>> counter = count()     >>> counter.next() 0 >>> counter.next() 1 >>> counter.next() 2 ......  可以使用start参数设置开始值,step设置步长。     2)cycle用可迭代对象生成迭代器       # 用法 cycle(iterable) --> cycle object >>> i = cycle(['a', 'b', 'c'])   >>> i.next() 'a' >>> i.next() 'b' >>> i.next() 'c'    3)repeat用对象生成迭代器 # 用法 repeat(object [,times]) -> create an iterator which returns the object,就是任意对象 >>> i = repeat(1) >>> i.next() 1 >>> i.next() 1 >>> i.next() 1 ...... 可使用无限次。 也可以指定次数:      >>> i = repeat(1, 2) >>> i.next() 1 >>> i.next() 1 >>> i.next() Traceback (most recent call last):   File "<stdin>", line 1, in <module> StopIteration    4)islice用可迭代对象并设置结束位置       # 用法 islice(iterable, [start,] stop [, step]) --> islice object >>> i = islice([1,2,3],2)    >>> i.next()              1 >>> i.next() 2 >>> i.next() Traceback (most recent call last):   File "<stdin>", line 1, in <module> StopIteration 正常的话也可以获取的3。    5)chain用多个可迭代对象生成迭代器 # 用法 chain(*iterables) --> chain object >>> i = chain('a','b','c') >>> i.next() 'a' >>> i.next() 'b' >>> i.next() 'c'    6)groupby将可迭代对象中重复的元素挑出来放到一个迭代器中 # 用法 groupby(iterable[, keyfunc]) -> create an iterator which returns >>> for key,group in groupby('abcddCca'): ...   print key,list(group)                ... a ['a'] b ['b'] c ['c'] d ['d', 'd'] C ['C'] c ['c'] a ['a'] groupby方法是区分大小写的,如果想把大小写的都放到一个迭代器中,可以定义函数处理下: >>> for key,group in groupby('abcddCca', lambda c: c.upper()): ...   print key, list(group) ... A ['a'] B ['b'] C ['c'] D ['d', 'd'] C ['C', 'c'] A ['a']    7)imap用函数处理多个可迭代对象 # 用法 imap(func, *iterables) --> imap object >>> a = imap(lambda x, y: x * y,[1,2,3],[4,5,6])    >>> a.next() 4 >>> a.next() 10 >>> a.next() 18    8)ifilter过滤序列 # 用法 ifilter(function or None, sequence) --> ifilter object >>> i = ifilter(lambda x: x%2==0,[1,2,3,4,5]) >>> for i in i: ...   print i ... 2 4 当使用for语句遍历迭代器时,步骤大致这样的,先调用迭代器对象的__iter__方法获取迭代器对象,再调用对象的__next__()方法获取下一个元素。最后引发StopIteration异常结束循环。 8.3 生成器(Generator) 什么是生成器? 1)任何包含yield语句的函数都称为生成器。 2)生成器都是一个迭代器,但迭代器不一定是生成器。 8.3.1 生成器函数 在函数定义中使用yield语句就创建了一个生成器函数,而不是普通的函数。 当调用生成器函数时,每次执行到yield语句,生成器的状态将被冻结起来,并将结果返回__next__调用者。冻结意思是局部的状态都会被保存起来,包括局部变量绑定、指令指针。确保下一次调用时能从上一次的状态继续。 以生成斐波那契数列举例说明yield使用: 斐波那契(Fibonacci)数列是一个简单的递归数列,任意一个数都可以由前两个数相加得到。 #!/usr/bin/python # -*- coding: utf-8 -*- def fab(max):     n, a, b = 0, 0, 1     while n < max:         print b         a, b = b, a + b         n += 1 fab(5) # python test.py 1 1 2 3 5 使用yied语句,只需要把print b改成yield b即可: #!/usr/bin/python # -*- coding: utf-8 -*- def fab(max):     n, a, b = 0, 0, 1     while n < max:         yield b         # print b         a, b = b, a + b         n += 1 print fab(5) # python test.py <generator object fab at 0x7f2369495820> 可见,调用fab函数不会执行fab函数,而是直接返回了一个生成器对象,上面说过生成器就是一个迭代器。那么就可以通过next方法来返回它下一个值。 >>> import test >>> f = test.fab(5)    >>> f.next()        1 >>> f.next()                                1 >>> f.next() 2 >>> f.next() 3 >>> f.next() 5 每次fab函数的next方法,就会执行fab函数,执行到yield b时,fab函数返回一个值,下一次执行next方法时,代码从yield b的吓一跳语句继续执行,直到再遇到yield。 8.3.2 生成器表达式 在第四章 Python运算符和流程控制章节讲过,简化for和if语句,使用小括号()返回一个生成器,中括号[]生成一个列表。 回顾下: # 生成器表达式 >>> result = (x for x in range(5)) >>> result <generator object <genexpr> at 0x030A4FD0> >>> type(result) <type 'generator'> # 列表解析表达式 >>> result = [ x for x in range(5)] >>> type(result) <type 'list'> >>> result [0, 1, 2, 3, 4] 第一个就是生成器表达式,返回的是一个生成器,就可以使用next方法,来获取下一个元素: >>> result.next() 0 >>> result.next() 1 >>> result.next() 2 ......
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