Python3 迭代器和生成器

迭代器

迭代是 Python 最强大的功能之一，是访问集合元素的一种方式。

迭代器是一个可以记住遍历的位置的对象。

迭代器对象从集合的第一个元素开始访问，直到所有元素都被访问。迭代器只能前进不能后退。

迭代器有两个基本的方法：iter() 和 next()。

字符串，列表或元组对象都可用于创建迭代器：

>>>list=[1,2,3,4]
>>> it = iter(list)    # 创建迭代器对象
>>> print (next(it))   # 输出迭代器的下一个元素
1
>>> print (next(it))
2
>>>

迭代器对象可以使用常规for语句进行遍历：

list=[1,2,3,4]
it = iter(list)    # 创建迭代器对象
for x in it:
    print (x, end=" ")

执行以上程序，输出结果如下：

1 2 3 4

也可以使用 next() 函数：

import sys         # 引入 sys 模块
 
list=[1,2,3,4]
it = iter(list)    # 创建迭代器对象
 
while True:
    try:
        print (next(it))
    except StopIteration:
        sys.exit()

执行以上程序，输出结果如下：

1
2
3
4

创建一个迭代器

使用类作为迭代器需要在类中实现两个方法 __iter__() 和 __next__()。

如果你已经了解面向对象编程，你就知道类有一个构造函数，Python的构造函数是__init__()，它在对象初始化时执行。

更多内容查阅：Python3 面向对象

__iter__() 方法返回一个特殊的迭代器对象，该对象实现了 __next__() 方法并用 StopIteration 异常表示迭代的完成。

__next__() 方法（Python 2 里是 next()）会返回下一个迭代器对象。

创建一个返回数字的迭代器，从 1 开始并以 1 递增：

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))

执行输出结果为：

1
2
3
4
5

StopIteration

StopIteration 异常用于标记迭代的完成，以防止出现循环。在 __next__() 方法中，我们可以设置 StopIteration 异常在完成指定的循环次数后触发以结束迭代。

在 20 次迭代后停止执行：

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:      raise StopIteration
 myclass = MyNumbers()myiter = iter(myclass)
 for x in myiter:  print(x)

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

生成器

在 Python 中，使用了 yield 的函数被称为生成器（generator）。

与普通函数不同，生成器是一个返回迭代器的函数，只能用于迭代操作。生成器是迭代器更容易理解。

在调用生成器运行的过程中，该函数每次遇到yield都会暂停并保存当前所有的运行信息，返回yield的值，下次执行next()方法时从当前位置继续运行。

调用生成器函数会返回一个迭代器对象。

以下实例使用 yield 实现斐波那契数列：

import sys
 
def fibonacci(n): # 生成器函数 - 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 是一个迭代器，由生成器返回生成
 
while True:
    try:
        print (next(f), end=" ")
    except StopIteration:
        sys.exit()

执行以上程序，输出结果如下：

0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55