迭代:

如果给定一个list或tuple,我们可以通过for循环来遍历这个list或tuple,这种遍历我们称为迭代(Iteration)。
Python的for循环不仅可以用在list或tuple上,还可以作用在其他可迭代对象上(用isinstance判断)

可以直接作用于for循环的对象统称为可迭代对象

可以直接作用于for循环的数据类型有以下几种:
一类是集合数据类型,如list、tuple、dict、set、str等;(称为容器<容器是一种把多个元素组织在一起的数据结构>,很多容器都是可迭代的)
一类是generator,包括生成器和带yield的generator function。
这些可以直接作用于for循环的对象统称为可迭代对象:Iterable。

(一)迭代器

一个实现了__iter__方法的对象是可迭代的,一个实现了__next__方法的对象则是迭代器

对于序列和字典的可迭代,是因为在该对象中实现了上面的两个方法

__iter__方法会返回一个迭代器,而所谓的迭代器就是具有__next__方法的对象。在调用__next__方法时,迭代器会返回他的下一个值。若是next方法被调用牡丹石迭代器中没有值可以返回,就会引发一个StopIteration异常

迭代器的优点:需要数据就去获取,而不是一次获取全部数据

 

相对于我们一次性取出数据,放在列表等类型中,若数据量过大,那么列表会占据大量的内存。而且对于这些数据,我们若是只使用一次就释放的话,那么放在列表中实在是太过浪费内存。
更好的方法就是使用迭代器。迭代器只会取出当前需要的数据方法内存中。

例如Django中的queryset惰性机制中就有提及迭代器的好处(在处理大量的数据时)

栗子:不使用列表的案例,因为如果使用列表,那么列表长度将会是无穷大。占据空间将会是巨大的。

斐波那契数列:

class Fibs:
    def __init__(self):
        self.a = 0
        self.b = 1

    def __next__(self):
        self.a,self.b = self.b,self.a+self.b
        return self.a

    def __iter__(self):
        return self

f = Fibs()

for i in f:
    if i > 1000:
        print(i)    #1597
        break

补充:内建函数iter可以从可迭代的对象中获取迭代器

>>> a = [1,2,3,]
>>> b = iter(a)
>>> type(b)
<class 'list_iterator'>
>>> next(b)
1
>>> next(b)
2
>>> next(b)
3
>>> next(b)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
StopIteration

可以知道迭代器是一次性消耗品(只会向前获取,不会向后获取),当耗尽时就会触发StopIteration异常
若是想保留一份数据,可以用deepcopy

从迭代器中获取序列:

class Fibs:
    def __init__(self):
        self.a = 0
        self.b = 1

    def __next__(self):
        self.a,self.b = self.b,self.a+self.b
        if self.a > 1597:
            raise StopIteration
        return self.a

    def __iter__(self):
        return self

f = Fibs()

ls = list(f)
print(ls) #[1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233, 377, 610, 987, 1597]

使用list构造方法显示的将迭代器转换为列表

class list(object):
        def __init__(self, seq=()): # known special case of list.__init__
        """
        list() -> new empty list
        list(iterable) -> new list initialized from iterable's items
     (若是迭代器,那么新的列表则是迭代器的所有成员,结束是以StopIteration为标志,若是上面没有触发,那么会一直去扩展列表)
# (copied from class doc) """ pass

 结束

 


应该还记得列表推导式(生成式)<顺道回忆下lambda表达式>

>>> [x for x in range(100) if x % 7 == 0]
[0, 7, 14, 21, 28, 35, 42, 49, 56, 63, 70, 77, 84, 91, 98]

通过列表推导式,我们可以直接生成一个列表,同样的,这个列表的内存也是受到限制的,当我们使用列表推导式,一次生成一个超大数量的列表,会占据大量内存,然而,若我们只是访问了前面几个,那么后面的空间占用几乎是无用的。

for i in [x for x in range(100) if x % 7 == 0]:
    if i < 50:
        print(i)
    else:
        break

在上面案例中,我们只是想去获取满足条件的数据的一部分。但是在进行循环时,并不会立刻进行,而是需要将列表生成式全部执行后,才允许去进行循环。而我们所需要的数据仅仅是列表中的前一部分,但是列表推导式一次性将数据全部生成。占据大量无用的空间。那么我们是否可以做到像迭代器那样,需要的时候再去获取。从而避免数据冗余

(二)生成器

生成器都是迭代器。生成器是一种用普通函数语法定义的迭代器

创建一个生成器方法有多种:

其中第一种与列表推导式十分相似,只是需要将中括号[]变为小括号()

>>> b = [x for x in range(100) if x % 7 == 0]
>>> type(b)
<class 'list'>
[0, 7, 14, 21, 28, 35, 42, 49, 56, 63, 70, 77, 84, 91, 98]

>>> b = (x for x in range(100) if x % 7 == 0)
>>> type(b)
<class 'generator'>
>>> next(b)
0
>>> next(b)
7
>>> next(b)
14
>>> for i in b:
... print(i)

当数据全部取出后也会触发StopIteration错误

 

另外一种是:任何包括yield语句的函数都可以称为生成器。

这里同样以斐波那契数列为例:

def fibs(max):
    n,a,b = 0,0,1
    while n < max:
        yield a  #yield语句
        n += 1
        a, b = b, a+b


f = fibs(8)

for i in f:
    print(i)    #0 1 1 2 3 5 8 13

生成器和普通函数的行为有很大的区别。

  1. 不像return返回一次结果就结束函数,而是可以返回多次结果。从什么for循环可以看出,这一个函数返回了不止一次结果
  2. 每产生一个值(即在yield语句中返回的值),函数就会被冻结,不在执行:即函数停在那点等待被重新唤醒。被重新唤醒后就从之前通知的那点开始执行
def 函数:
    ...
    yield  1    执行第一次后返回值1后冻结,不在执行,等待第二次
    ...    #执行第二次时会向下继续执行,直到下一次yield
    ...
    ...
    yield  2    #第二次冻结(这个过程包括了执行上面的逻辑语句)
    ...
    ...
    ...
    yield  3

案例:

>>> def flatten(nested):
...     for sublist in nested:
...             for ele in sublist:
...                     yield ele

>>> for num in flatten(nested):
...     print(num)
...
1
2
3
4
5
>>>

也可以同上面迭代器一样使用list显示转换为列表。

>>> list(flatten(nested))
[1, 2, 3, 4, 5]
>>>

但是这样会立刻实例化列表,丧失了迭代的优势。

def nrange(num):
    temp = -1
    while True:
        temp = temp + 1
        if temp >= num:
            return
        else:
            yield temp

for i  in nrange(10):
    print(i)
含有return的自定义nrange生成器

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