容器(container)
容器是一種把多個元素組織在一起的數據結構,容器中的元素可以逐個地迭代獲取,可以用in
, not in
關鍵字判斷元素是否包含在容器中。
- list, deque, ….
- set, frozensets, ….
- dict, defaultdict, OrderedDict, Counter, ….
- tuple, namedtuple, …
- str
儘管絕大多數容器都提供了某種方式來獲取其中的每一個元素,但這並不是容器本身提供的能力,而是可迭代對象賦予了容器這種能力,當然並不是所有的容器都是可迭代的,比如:Bloom filter,雖然Bloom filter可以用來檢測某個元素是否包含在容器中,但是並不能從容器中獲取其中的每一個值,因爲Bloom filter壓根就沒把元素存儲在容器中,而是通過一個散列函數映射成一個值保存在數組中。
可迭代對象(iterable)
很多容器都是可迭代對象,此外還有更多的對象同樣也是可迭代對象,比如處於打開狀態的files,sockets等等。但凡是可以返回一個迭代器的對象都可稱之爲可迭代對象。
可迭代對象和容器一樣是一種通俗的叫法,並不是指某種具體的數據類型,list是可迭代對象,dict是可迭代對象,set也是可迭代對象。兩個獨立的迭代器,迭代器內部持有一個狀態,該狀態用於記錄當前迭代所在的位置,以方便下次迭代的時候獲取正確的元素。迭代器有一種具體的迭代器類型,比如list_iterator
,set_iterator
。可迭代對象實現了__iter__
方法,該方法返回一個迭代器對象。
迭代器協議是指:對象需要提供next方法,它要麼返回迭代中的下一項,要麼就引起一個StopIteration異常,以終止迭代 。
迭代器(iterator)
它是一個帶狀態的對象,能在你調用next()
方法的時候返回容器中的下一個值,任何實現了__iter__
和__next__()
(python2中實現next()
)方法的對象都是迭代器,__iter__
返回迭代器自身,__next__
返回容器中的下一個值,如果容器中沒有更多元素了,則拋出StopIteration異常(從而停止for循環)。
迭代器就是實現了工廠模式的對象,它在你每次你詢問要下一個值的時候給你返回。有很多關於迭代器的例子,比如itertools
函數返回的都是迭代器對象。
# 無限序列
>>> from itertools import count
>>> counter = count(start=13)
>>> next(counter)
13
>>> next(counter)
14
# 無限循環序列
>>> from itertools import cycle
>>> colors = cycle(['red', 'white', 'blue'])
>>> next(colors)
'red'
>>> next(colors)
'white'
>>> next(colors)
'blue'
>>> next(colors)
'red
# 截取有限序列
>>> from itertools import islice
>>> colors = cycle(['red', 'white', 'blue']) # infinite
>>> limited = islice(colors, 0, 4) # finite
>>> for x in limited:
... print(x)
red
white
blue
red
每次調用next()
方法的時候做兩件事:
- 爲下一次調用
next()
方法修改狀態 - 爲當前這次調用生成返回結果
for item in Iterable 循環的本質就是先通過iter()
函數獲取可迭代對象Iterable的迭代器,然後對獲取到的迭代器不斷調用next()
方法來獲取下一個值並將其賦值給item,當遇到StopIteration的異常後循環結束
生成器(generator)
生成器算得上是Python語言中最吸引人的特性之一,生成器其實是一種特殊的迭代器,不過這種迭代器更加優雅。它不需要再像上面的類一樣寫__iter__()
和__next__()
方法了,只需要一個yiled
關鍵字。 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種懶加載的模式生成值。用生成器來實現斐波那契數列的例子是:
def fib():
prev, curr = 0, 1
while True:
yield curr
prev, curr = curr, curr + prev
>>> f = fib()
>>> list(islice(f, 0, 10))
[1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55]
函數體中沒有return
關鍵字,函數的返回值是一個生成器對象。當執行f=fib()
返回的是一個生成器對象,此時函數體中的代碼並不會執行,只有顯示或隱示地調用next的時候纔會真正執行裏面的代碼。
生成器表達式(generator expression)
生成器表達式是列表推導式(List comprehension)的生成器版本,看起來像列表推導式,但是它返回的是一個生成器對象而不是列表對象。實際上是列表推導式的[]換成()。
>>> a = (x*x for x in range(10))
>>> a
<generator object <genexpr> at 0x401f08>
- 容器是一系列元素的集合,str、list、set、dict、file、sockets對象都可以看作是容器,容器都可以被迭代(用在for,while等語句中),因此他們被稱爲可迭代對象。
- 可迭代對象實現了
__iter__
方法,該方法返回一個迭代器對象。 - 迭代器持有一個內部狀態的字段,用於記錄下次迭代返回值,它實現了
__next__
和__iter__
方法,迭代器不會一次性把所有元素加載到內存,而是需要的時候才生成返回結果。 - 生成器是一種特殊的迭代器,它的返回值不是通過
return
而是用yield
。