python：迭代器和生成器

目录

1、迭代器

1.1 内置迭代器

1.2 自定义迭代器

2、生成器 

2.1 创建生成器

2.1.1 生成器表达式

2.1.2 生成器函数

2.2 遍历生成器

2.2.1 next方法遍历

2.2.2 for循环遍历 

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1、迭代器

迭代器允许逐个访问集合中的元素，而无需一次性加载集合中的所有元素。

无论是python内置迭代器，还是自定义迭代器，都实现了__iter__和__next__方法。其中，

__iter__：用于返回一个迭代器对象。

__next__：用于返回集合中的下一个元素，当没有更多元素时，会抛出异常StopIteration，表示迭代结束。

1.1 内置迭代器

for循环是python内置的一个迭代器，可用于遍历集合数据类型，如列表（list），元组（tuple），集合（set），字符串（str），字典（dict）。其中，字典遍历的是键，如果想遍历键值对，可以用dict.item()。

上述提到的可用于for循环的内置数据类型，都是可迭代对象，拥有__iter__方法和__next__方法。下面代码，列举了三种数据类型，分别用for循环和next(迭代器对象)方式遍历打印集合中的元素。

#列表
list1 = [1,2,3,4]
#for循环方式遍历
for i in list1:
    print('for循环:',i)
#迭代器对象遍历
list1_iterator = iter(list1)
for j in range(4):
    print("迭代器：",next(list1_iterator))

#字符串
str1 = "abcd"
for i in str1:
    print('for循环:',i)
str1_iterator = iter(str1)
for j in range(4):
    print("迭代器：",next(str1_iterator))

#字典
dict1 = {"a":1,"b":2}
for i,j in dict1.items():
    print("for循环：",(i,j))
dict1_iterator = iter(dict1)
for j in range(3):
    print("迭代器：",next(dict1_iterator))

 进一步理解两个概念，可迭代对象和迭代器对象。这里以列表（list）为例，

from typing import Iterable, Iterator

list1 = [1,2,3,4]
print("list1是否是可迭代对象:",isinstance(list1,Iterable))
print("list1是否是迭代器:",isinstance(list1,Iterator))
list1_iterator = iter(list1)
print("list1是否是可迭代对象:",isinstance(list1_iterator,Iterable))
print("list1是否是迭代器:",isinstance(list1_iterator,Iterator))

执行上述代码后，打印内容如下。可以看出，list是可迭代对象，但不是迭代器；经过__iter__方法后，变成了迭代器，同时也是可迭代对象。

list1是否是可迭代对象: True
list1是否是迭代器: False
list1是否是可迭代对象: True
list1是否是迭代器: True 

1.2 自定义迭代器

通过了解python中内置的可迭代对象，以及通过内置__iter__方法生成了迭代器，在经过内置__next__方法遍历迭代器对象中的元素。这部分内容创建属于我们自己的迭代器。

下面代码中，创建了一个自定义迭代器类custom_iterator，其中，

__init__：类实例化对象的初始化操作。

__iter__：返回迭代器对象。return self 用于方法链式调用，它的作用是返回当前对象实例，可在一个表达式中连续调用方法。

__next__：自定义的遍历数据方法。

class custom_iterator:
    def __init__(self,data):
        self.data = data
        self.count = 0

    def __iter__(self):
        return self

    def __next__(self):
        #越界抛出异常
        if self.count >= len(self.data):
            raise StopIteration
        else:
            value = self.data[self.count]
            self.count = self.count + 1
            return value
str1 = "abcd"
str1_iterator = custom_iterator(str1)
print("str1_iterator是否是迭代器:",isinstance(str1_iterator,Iterator))
print(str1_iterator.__next__())
print(str1_iterator.__next__())

执行代码后，输出如下。可以看到，对类实例化后的对象， 默认已经执行了__iter__操作，生成的是一个迭代器对象，可直接使用__next__方法遍历数据集。

str1_iterator是否是迭代器: True
a
b

进程已结束,退出代码0

2、生成器 

生成器是一个特殊类型的迭代器，它可在迭代过程中逐步生成元素，无需一次性产生所有元素，在进行迭代，能够节省内存。

2.1 创建生成器

在python中，创建生成器有两种方式，分别是生成器表达式和生成器函数。

2.1.1 生成器表达式

生成器表达式使用圆括号来创建，它生成一个生成器对象，示例如下

gen1 = (x for x in range(100))

2.1.2 生成器函数

创建生成器函数，需要用到yield表达式，来生成序列中的值。每次调用碰到yield语句时，会暂听执行函数，并返回yield语句后面的值，等到下一次调用时，会从暂停处继续执行。

def custom_generator():
    yield 1
    yield 2
    yield 3

# 生成器对象
gen = custom_generator()

2.2 遍历生成器

 生成器是一种特殊的迭代器，两个具有相同的遍历方式。

2.2.1 next方法遍历

next方法，两种形式都可用。一种是直接next(生成器对象) ，另一种是生成器对象.__next__都可

def custom_generator():
    yield 1
    yield 2
    yield 3

# 生成器对象
gen = custom_generator()

print(next(gen))
print(next(gen))
print(next(gen))

运行结果如下，非常简单，每次遍历都会在yield处暂停，并输出yield语句后面紧跟着的值。 

1
2
3

进程已结束,退出代码0

2.2.2 for循环遍历 

 生成器本身也是一个可迭代对象，所以可直接使用for循环依次输出

def custom_generator():
    yield 1
    yield 2
    yield 3

# 生成器对象
gen = custom_generator()

for i in gen:
    print("输出：",i)

执行结果如下 

是否是可迭代对象： True
是否是迭代器： True
输出： 1
输出： 2
输出： 3

进程已结束,退出代码0