最近花了20天才把C++ Primer的“容器與算法”一章看完，過程太長，嚴重打亂了我的讀書計劃，但是看的時間長有時間長的好處，我可以不斷地反思C++容器與算法設計的優劣。結合前一段時間看的《Python cookbook》一書中的迭代器，特做此札記。
1、Python iter()
先說python中的迭代器，特點：簡單易用，方便自定義，還有強大的itertools模塊增強迭代器的功能。
iter(arg)以可迭代對象arg作爲形參生成一個迭代器對象，所謂的迭代器對象其實是實現了python迭代器協議的對象。Python的迭代器協議是指__iter__() 方法返回一個實現了 __next__() 方法的迭代器對象，通過next()方法遍歷這個迭代器對象，最終以StopIteration停止遍歷。
如：
class Node:
def __init__(self, value):
self._value = value
self._children = []
def __repr__(self):
return 'Node({!r})'.format(self._value)
def add_child(self, node):
self._children.append(node)
def __iter__(self):
return iter(self._children)
這裏iter(self._children)只是簡單地調用self._children.__iter__()返回對應的迭代器對象。這是一種較爲簡單的傳遞迭代請求的操作。
如果想創建新的迭代模式（不同於range()、reversed()函數的操作），可以藉助python的生成器來實現：
def frange(start, stop, increment):
x = start
while x < stop:
yield x
x += increment
你可以用for循環迭代它或者使用其他接受一個可迭代對象的函數(比如 sum() , list() 等)。
>>> for n in frange(0, 4, 0.5):
... print(n)
>>> 0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
>>> list(frange(0, 1, 0.125))
>>> [0, 0.125, 0.25, 0.375, 0.5, 0.625, 0.75, 0.875]
for循環會自動處理迭代終止等細節。
reversed()實現反向迭代：
>>> a = [1, 2, 3, 4]
>>> for x in reversed(a):
... print(x)
>>> 4
3
2
1
前面看到的迭代器都是簡單的前向迭代(forward iterator)，而python中也有實現了類似於C++中的reverse_iterator的功能。程序員可以在自定義類上實現 __reversed__() 方法來實現反向迭代。
class Countdown:
def __init__(self, start):
self.start = start
# Forward iterator
def __iter__(self):
n = self.start
while n > 0:
yield n
n -= 1
# Reverse iterator
def __reversed__(self):
n = 1
while n <= self.start:
yield n
n += 1
for rr in reversed(Countdown(30)):
print(rr)
for rr in Countdown(30):
print(rr)
Python 迭代器的缺陷在於並不能對其進行隨機訪問，但是itertools模塊實現了類似於C++隨機訪問迭代器(random-access iterator)的功能：
>>> def count(n):
... while True:
... yield n
... n += 1
...
>>> c = count(0)
>>> c[10:20]
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'generator' object is not subscriptable
>>> # Now using islice()
>>> import itertools
>>> for x in itertools.islice(c, 10, 20):
... print(x)
函數 islice() 返回一個可以生成指定元素的迭代器，它通過遍歷並丟棄直到切片開始索引位置的所有元素。 然後纔開始一個個的返回元素，並直到切片結束索引位置。
同時，itertools模塊還提供了對輸入序列的排列、組合形式的迭代：itertools.permutations()，itertools.combinations()；對多個序列的迭代:itertools.chain()操作等。這些API可以極大地減少冗餘代碼並且提高程序運行效率。
2、C++的迭代器
C++的迭代器與標準庫std中的容器和算法是密不可分的，標準庫的100多個泛型算法是根據迭代器設計的，而容器的大部分操作採用迭代器來實現。同時，有根據容器支持的操作來給迭代器進行分類。
標準庫根據所支持的操作定義了五種迭代器類別：輸入迭代器、輸出迭代器、前向迭代器、雙向迭代器、隨機訪問迭代器。
輸入迭代器是隻能讀不能寫元素的迭代器，python中的迭代器都是輸入迭代器。C++中的輸入迭代器有istream_iterator類型，從輸入流istream對象中讀取數據，這種迭代器支持 == 、!= 、++ 、解引用操作符*和箭頭操作符->，迭代器只能向前遞進指向下一個元素。
輸出迭代器可以向容器寫入元素，如ostream_iterator類型，向輸入流ostream對象寫入數據。
前向迭代器只會以一個方向遍歷序列，可以讀寫序列。
雙向迭代器可以從兩個方向讀寫迭代器，即支持 ++ 和 -- 操作，支持這種類型迭代器的容器有 list、map、set。需要使用雙向迭代器的泛型算法有reverse()。
隨機訪問迭代器提供在常量時間內訪問容器任意位置的功能，它除了支持雙向迭代器的所有功能外，還支持迭代器與整形數值n之間的加減法操作、兩個迭代器之間的減法操作、下表操作符iter[n]（等同於*(iter+n)）。需要用到隨機訪問迭代器的算法有sort()函數。vector、deque、string的迭代器都是隨機訪問迭代器，內置元素數組的指針也是隨機訪問迭代器。
總結python和C++中的迭代器知識，私以爲還是python更勝一籌，結合了生成器的迭代器無論是在效率上還是代碼簡潔之美上都比C++要好一點。C++標準庫算法基於迭代器進行設計，而由於各種順序容器、關聯容器支持的迭代操作不同，標準庫算法並不能完全適用所有的序列類型，因此泛型算法中存在很多重載版本和不同命名規則版本的算法，這給閱讀維護代碼庫都帶來了負擔。
以上是小生個人理解，如有錯誤，望諸君指出！