第4章 基础知识进阶 第4.1节 Python基础概念之迭代、可迭代对象、迭代器

第四章 基础知识进阶
第十七节 迭代、可迭代对象、迭代器

一、    引言

本来计划讲完元组和字典后就讲列表解析和字典解析，但要理解列表解析和字典解析，就需要掌握Python的高级的类型迭代器，因此本节将迭代器的概念先进行介绍。

二、    概念

1.    迭代：是通过重复执行的代码处理相似的数据集的过程，并且本次迭代的处理数据要依赖上一次的结果继续往下做，上一次产生的结果为下一次产生结果的初始状态，如果中途有任何停顿，都不能算是迭代。例如：

1)    非迭代例子

loop = 0

while loop < 3:

    print("Hello world!")

    loop += 1

2)     迭代例子

loop = 0

while loop < 3:

    print(loop)

loop += 1

例1仅是循环3次输出" Hello world!"，输出的数据不依赖上一次的数据，因此不是跌代。

2.    容器：容器是一种把多个元素组织在一起的数据结构，容器中的元素可以逐个地迭代获取，可以用in, not in关键字判断元素是否包含在容器中。

1)    这个定义与在列表中定义的容器“可以包含其他类型对象（如列表、元组、字典等）作为元素的对象，在 Python中称为容器（container）”从字面上看是不同的，但本质上是一样的，因为基本上所有有元素的数据类型（字符串除外）都能包含其他类型的对象；

2)    容器仅仅只是用来存放数据的，我们平常看到的 l = [1,2,3,4]等等，好像我们可以直接从列表这个容器中取出元素，但事实上容器并不提供这种能力，而是可迭代对象赋予了容器这种能力。

3.    可迭代对象(Iterable)：可迭代对象并不是指某种具体的数据类型，它是指存储了元素的一个容器对象，且容器中的元素可以通过__iter__( )方法或__getitem__( )方法访问。

1)    __iter__方法的作用是让对象可以用for ... in循环遍历，__getitem__( )方法是让对象可以通过“实例名[index]”的方式访问实例中的元素。老猿认为这两个方法的目的是Python实现一个通用的外部可以访问可迭代对象内部数据的接口。

2)    一个可迭代对象是不能独立进行迭代的，Python中，迭代是通过for ... in来完成的。凡是可迭代对象都可以直接用for… in…循环访问，这个语句其实做了两件事：第一件事是调用__iter__()获得一个可迭代器，第二件事是循环调用__next__()。

3)    常见的可迭代对象包括：

a)    集合数据类型，如list、tuple、dict、set、str等；

b)    生成器(generator)，包括生成器和带yield的生成器函数(generator function)，下节专门介绍。

4)    如何判断一个对象是可迭代对象呢？可以通过collections模块的Iterable类型判断，具体判断方法如下：

from collections import Iterable

isinstance('', Iterable)  #返回True，表明字符串也是可迭代对象

关于collections后续再介绍。

5)    在迭代可变对象如列表对象时候，一个序列的迭代器只是记录当前到达了序列中的第几个元素，所以如果在迭代过程中改变了序列的元素。更新会立即反应到所迭代的条目上。比如一个列表 用for…in方法迭代访问时，删除了当前索引n对应的元素，则下一个循环时，访问的数据索引为n+1，但实际访问元素的索引是上一轮循环中列表的索引n+2对应元素。

4.    迭代器（Iterator）：迭代器可以看作是一个特殊的对象，每次调用该对象时会返回自身的下一个元素，从实现上来看，一个迭代器对象必须是定义了__iter__()方法和next()方法的对象。

1)    Python的Iterator对象表示的是一个数据流，可以把这个数据流看做是一个有序序列，但我们却不能提前知道序列的长度，所以Iterator的计算是惰性的，只有在需要返回下一个数据时它才会计算；

2)    Iterator对象可以被next()函数调用并不断返回下一个数据，直到没有数据时抛出StopIteration错误；

3)    所有的Iterable可迭代对象均可以通过内置函数iter()来转变为迭代器Iterator。老猿认为__iter__( )方法是让对象可以用for ... in循环遍历时找到数据对象的位置，__next__( )方法是让对象可以通过next(实例名)访问下一个元素。除了通过内置函数next调用可以判断是否为迭代器外，还可以通过collection中的Iterator类型判断。如：   isinstance('', Iterator)可以判断字符串类型是否迭代器。注意： list、dict、str虽然是Iterable，却不是Iterator。

4)    迭代器优点：节约内存（循环过程中，数据不用一次读入，在处理文件对象时特别有用，因为文件也是迭代器对象）、不依赖索引取值、实现惰性计算(需要时再取值计算)；

举例：用迭代器的方式访问文件

for line in open("test.txt"):print(line)

                这样每次读取一行就输出一行，而不是一次性将整个文件读入，节约内存。

5)    迭代器使用上存在限制：只能向前一个个地访问数据，已访问数据无法再次访问、遍历访问一次后再访问无数据

举例：

l = [1,2,3,4]

i=iter(l)  #从list列表生成迭代器i

list(i)   #将迭代器内容转换成列表，输出[1,2,3,4]

list(i)   #将迭代器内容再次转换成列表，输出[]

用for循环访问：

i=iter(l)

for k in i:print(k)  #输出1、2、3、4

for k in i:print(k)  #再次循环没有输出

如果需要解决这个问题，可以分别定义一个可迭代对象，每次访问前从可迭代对象重新生成和迭代器对象，如本部分前面所介绍的，当用for..in方式访问可迭代对象时，系统就是这么干的；

6)    迭代器当所有的元素全部取出后再次调用next就会抛出一个StopIteration异常，这并不是错误的发生，而是告诉外部调用者迭代完成了

三、    迭代器代码举例

1.    用for…in方式访问迭代器

vList=[1,2,3,4]

vIter=iter(vList)  #从列表生成迭代器对象

for i in vIter:  print('第一次：',i)   #输出迭代器中的数据1、2、3、4

for i in vIter:  print('第二次:',i)  #再次输出没有数据，因为迭代器已经空了

如果上述for循环访问变量改成列表，则每次都能输出数字

for i in vList:  print('第一次：',i)  #输出列表中的数据1、2、3、4，可以重复执行输出

从以上两种for循环方式可以看出迭代器和可迭代对象的区别。

2.    用next方式访问

vList=[1,2,3,4]

vIter=iter(vList)

while True:  

    try:i=next(vIter)

    except:break

        print('第一次：',i)

while循环如果执行第二次机也不会输出。

本节介绍了迭代器相关的概念，并举简例介绍了迭代器的使用。

老猿Python(https://blog.csdn.net/LaoYuanPython)系列文章用于逐步介绍老猿学习Python后总结的学习经验，这些经验有助于没有接触过Python的程序员可以很容易地进入Python的世界。 

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