08-Python迭代器與生成器

迭代器

什麼是迭代器

• 迭代是Python最強大的功能之一，是訪問序列中元素的一種方式。
• 迭代器是一個可以記住遍歷的位置的對象。
• 迭代器對象從集合的第一個元素開始訪問，直到所有的元素被訪問完結束。迭代器只能往前不會後退。
• 迭代器有兩個基本的方法：iter() 和 next()。

可迭代對象

• 字符串、列表、元組對象等都是可迭代對象
• 字符串、列表、元組對象等都可以創建迭代器

也就是說：

字符串、列表、元組對象等暫時不是迭代器，暫時不能被迭代。但是，它們成爲迭代器之後就可以被迭代了，如for循環。

利用可迭代對象Iterable創建迭代器Iterator

l=[1,2,3,4]     #l：可迭代對象
i=iter(l)       #i：迭代器
print(next(i))     #輸出1
print(next(i))     #輸出2
print(i.__next__())     #輸出3

解釋：

• iter()函數可以將可迭代對象創建爲迭代器
• 利用next函數可以得到下一個元素值
• 迭代器能夠記住遍歷的位置,所以可以依次調用next()
• 可迭代對象：Iterable
• 迭代器：Iterator
• 可迭代對象不能被迭代，不能調用next()。成爲迭代器之後纔可以。

注意：

遍歷完畢後，若再次調用next()函數，則會拋出異常：StopIteration，處理此異常即可。

處理StopIteration異常

try:
    l=[1,2]
    i=iter(l)
    print(next(i))     #輸出1
    print(next(i))     #輸出2
    print(next(i))     #拋出異常
except StopIteration as stopIteration:
    print("遍歷完成") 

刨析for循環

for循環實現了序列的遍歷，那它怎麼實現的呢？

for循環做的三件事：

1. 創建迭代器
2. 調用next方法
3. 處理StopIteration異常

模擬for循環：

a=[100,200,300,400,500]
j=None
i=iter(a)   #1.創建迭代器
while(True):
    try:
        j=next(i)    #2.調用next方法
    except StopIteration as stopIteration:      #3.處理StopIteration異常
        break
    print(j)

結果：

100
200
300
400
500

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生成器

什麼是生成器？

• 生成器是一種特殊的迭代器。
• 普通的迭代器將所有數據存放在內存中，極其佔用內存空間。
• 生成器不將數據存入內存，而是通過計算得到數據。

生成式生成器

a=(x*x for x in range(4))
print(next(a))     #輸出0
print("---------------------")
for i in a:         #輸出1、4、9
    print(i)

解釋：

• 生成式生成器的語法與列表生成式相似，但用小括號( )包裹。列表生成式用[ ]包裹。
• 數據不會存放在內存中，每一個調用next函數，就會計算一次數據。
• 使用生成器的好處是：節約內存空間。

函數生成器

• 函數生成器使用關鍵字yield來產生數據。
• 通過next()來得到yield產生的數據

def get():
    yield 1     
    yield 2
g=get()
print(next(g))  #輸出1
print(next(g))  #輸出2

解釋：

• 依次產生1和2，第三次調用next()則報錯
• 運行yield語句後，python立即設置斷點，停止運行此函數，等待下一次調用next()
• 每次運行，將從上一次的斷點處(即上一個yield後)開始運行。

函數生成器-send

• 通過send函數得到下一個值
• send函數還可以傳入一個值，這個值將被yield接收到

def func():
    count1 = yield 1
    print("count1=" , count1)
    count2 = yield 2
    print("count2=" , count2)
    yield 3
g = func()
print(g.send(None))
print(g.send(2))

結果：

1
count1= 2
2

解釋：

• count1 = yield 1是賦值語句，先執行等號右邊。
• 運行yield語句後，暫停運行此函數，所以第一次並沒有接收值。所以第一次通過send得到值需要用send(None)。
• 此處的知識可以運用到協程上。

應用-斐波那契序列

可以得到無限多個斐波那契序列中的元素:

def fib():
    a=1
    b=1
    yield a
    yield b
    while(True):
        yield a+b
        temp=a+b
        a=b
        b=temp
f = fib()
for i in range(10):
    print(next(f),end=" ")

結果：

1 1 2 3 5 8 13 21 34 55