Python3 迭代器與生成器

阿新 • • 發佈：2020-08-12

迭代器

迭代是Python最強大的功能之一，是訪問集合元素的一種方式。迭代器是一個可以記住遍歷的位置的物件。迭代器物件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()。字串，列表或元組物件都可用於建立迭代器：

例項(Python 3.0+)

>>>list=[1,2,3,4]
>>> it = iter(list)    # 建立迭代器物件
>>> print (next(it))   # 輸出迭代器的下一個元素
1
>>> print (next(it))
2
>>>

迭代器物件可以使用常規for語句進行遍歷：

例項(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3
list=[1,2,3,4]
it = iter(list)    # 建立迭代器物件
for x in it:
    print(x, end=" ")

執行以上程式，輸出結果如下：

1 2 3 4

也可以使用 next() 函式：

例項(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3
import sys         # 引入 sys 模組
list=[1,2,3,4]
it = iter(list)    # 建立迭代器物件
while True:
    try:
        print (next(it))
    except StopIteration:        
        sys.exit()

執行以上程式，輸出結果如下：

建立一個迭代器

把一個類作為一個迭代器使用需要在類中實現兩個方法__iter__()與__next__()。

如果你已經瞭解的面向物件程式設計，就知道類都有一個建構函式，Python 的建構函式為__init__(), 它會在物件初始化的時候執行。

__iter__()方法返回一個特殊的迭代器物件，這個迭代器物件實現了__next__()方法並通過 StopIteration 異常標識迭代的完成。

__next__()方法（Python 2 裡是next()）會返回下一個迭代器物件。

建立一個返回數字的迭代器，初始值為 1，逐步遞增 1：

例項(Python 3.0+)

class MyNumbers:  
  def __iter__(self):    
    self.a = 1
    return self
  def __next__(self):    
    x = self.a
    self.a += 1
    return x
myclass = MyNumbers()
myiter = iter(myclass)
print(next(myiter))
print(next(myiter))
print(next(myiter))
print(next(myiter))
print(next(myiter))

執行輸出結果為：

StopIteration

StopIteration 異常用於標識迭代的完成，防止出現無限迴圈的情況，在__next__()方法中我們可以設定在完成指定迴圈次數後觸發 StopIteration 異常來結束迭代。

在 20 次迭代後停止執行：

例項(Python 3.0+)

class MyNumbers:  
  def __iter__(self):    
    self.a = 1
    return self
  def __next__(self):    
    if self.a <= 20:      
      x = self.a
      self.a += 1
      return x
    else:      
      raiseStopIteration
myclass = MyNumbers()
myiter = iter(myclass)
for x in myiter:  
  print(x)

執行輸出結果為：

生成器

在 Python 中，使用了yield的函式被稱為生成器（generator）。

跟普通函式不同的是，生成器是一個返回迭代器的函式，只能用於迭代操作，更簡單點理解生成器就是一個迭代器。

在呼叫生成器執行的過程中，每次遇到 yield 時函式會暫停並儲存當前所有的執行資訊，返回 yield的值, 並在下一次執行 next() 方法時從當前位置繼續執行。

呼叫一個生成器函式，返回的是一個迭代器物件。以下例項使用 yield 實現斐波那契數列：

例項(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3
import sys
def fibonacci(n): # 生成器函式 - 斐波那契
    a, b, counter = 0, 1, 0
    while True:
        if (counter > n): 
            return
        yield a
        a, b = b, a + b
        counter += 1
f = fibonacci(10) # f 是一個迭代器，由生成器返回生成
while True:
    try:
        print (next(f), end=" ")
    except StopIteration:
        sys.exit()

執行以上程式，輸出結果如下：