Python--可迭代对象,迭代器,生成器

时间:2021-10-17 07:05:26

记得在刚开始学Python的时候,看到可迭代对象(iterable)、迭代器(iterator)和生成器(generator)这三个名词时,完全懵逼了,根本就不知道是啥意识。现在以自己的理解来详解下这三者的关系。

一、可迭代对象(iterable)


我们知道,在Python世界里,一切皆对象。对象根据定义的维度,又可以分为各种不同的类型,比如:文件对象,字符串对象,列表对象。。。等等。

那什么对象才能叫做可迭代对象呢?一句话:“实现了__inter__方法的对象就叫做可迭代对象”,__inter__方法的作用就是返回一个迭代器对象。直观理解就是能用for循环进行迭代的对象就是可迭代对象。比如:字符串,列表,元祖,字典,集合等等,都是可迭代对象。

for循环与__inter()__方法又有什么关系呢?

比如我们在对一个列表进行迭代时,如下代码:

x = [1,2,3]
for i in x:
print(i)

实际执行情况如下图:

Python--可迭代对象,迭代器,生成器

  • 调用可迭代对象的__inter__方法返回一个迭代器对象(iterator)
  • 不断调用迭代器的__next__方法返回元素
  • 知道迭代完成后,处理StopIteration异常

二、迭代器(iterator)


那么什么叫迭代器呢?它是一个带状态的对象,他能在你调用next()方法的时候返回容器中的下一个值,任何实现了__iter____next__()方法的对象都是迭代器,__iter__返回迭代器自身,__next__返回容器中的下一个值,如果容器中没有更多元素了,则抛出StopIteration异常。

根据定义,我们可以写一个迭代器,并通过next()方法来调用,如下代码:

Python--可迭代对象,迭代器,生成器
class Fib():
def __init__(self,max):
self.n = 0
self.prev = 0
self.curr = 1
self.max = max def __iter__(self):
return self def __next__(self):
if self.n < self.max:
value = self.curr
self.curr += self.prev
self.prev = value
self.n += 1
return value
else:
raise StopIteration # 调用
f = Fib(5)
print(next(f))
print(next(f))
print(next(f))
print(next(f))
print(next(f))
print(next(f))
Python--可迭代对象,迭代器,生成器

执行结果:

Python--可迭代对象,迭代器,生成器
"C:\Program Files\Python36\python.exe" D:/Git/Test_Framework/utils/1.py
1
1
2
3
5
Traceback (most recent call last):
File "D:/Git/Test_Framework/utils/1.py", line 37, in <module>
print(next(f))
File "D:/Git/Test_Framework/utils/1.py", line 29, in __next__
raise StopIteration
StopIteration Process finished with exit code 1
Python--可迭代对象,迭代器,生成器

迭代器就像一个懒加载的工厂,等到有人需要的时候才给它生成值返回,没调用的时候就处于休眠状态等待下一次调用。直到无元素可调用,返回StopIteration异常。

三、生成器(generator)


生成器其实是一种特殊的迭代器,不过这种迭代器更加优雅。它不需要再像上面的类一样写__iter__()__next__()方法了,只需要一个yiled关键字。 生成器一定是迭代器(反之不成立),因此任何生成器也是以一种懒加载的模式生成值。用生成器来实现斐波那契数列的例子是:

def fib(max):
n, prev, curr = 0, 0, 1
while n<max:
yield curr
prev, curr = curr, curr + prev
n += 1

生成器特殊的地方在于函数体中没有return关键字,函数的返回值是一个生成器对象。当执行f=fib()返回的是一个生成器对象,此时函数体中的代码并不会执行,只有显示或隐示地调用next的时候才会真正执行里面的代码。

生成器还有一个send方法,可以往生成器里的变量传值,如下代码:

Python--可迭代对象,迭代器,生成器
def foo():
print("first")
count=yield
print(count)
yield f = foo()
f.send(None)
f.send(2)
Python--可迭代对象,迭代器,生成器

调用过程:

  1. f = foo()返回一个生成器
  2. f.send(None)进入函数执行代码,遇到count=yield,冻结并跳出函数体
  3. f.send(2)再次进入函数体,接着冻结的代码继续执行,把2传给变量count,打印count,遇到yield冻结并跳出函数

四、生成器表达式(generator expression)


生成器表达式是列表推倒式的生成器版本,看起来像列表推导式,但是它返回的是一个生成器对象而不是列表对象。

a = (x for x in range(10))
print(a)

执行结果:

"C:\Program Files\Python36\python.exe" D:/Git/Test_Framework/utils/1.py
<generator object <genexpr> at 0x000000000289D8E0> Process finished with exit code 0