Python中的“迭代”詳解

迭代器模式：一種惰性獲取數(shù)據(jù)項的方式，即按需一次獲取一個數(shù)據(jù)項。

成都創(chuàng)新互聯(lián)服務(wù)項目包括瓦房店網(wǎng)站建設(shè)、瓦房店網(wǎng)站制作、瓦房店網(wǎng)頁制作以及瓦房店網(wǎng)絡(luò)營銷策劃等。多年來，我們專注于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，利用自身積累的技術(shù)優(yōu)勢、行業(yè)經(jīng)驗、深度合作伙伴關(guān)系等，向廣大中小型企業(yè)、政府機構(gòu)等提供互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的解決方案，瓦房店網(wǎng)站推廣取得了明顯的社會效益與經(jīng)濟效益。目前，我們服務(wù)的客戶以成都為中心已經(jīng)輻射到瓦房店省份的部分城市，未來相信會繼續(xù)擴大服務(wù)區(qū)域并繼續(xù)獲得客戶的支持與信任！

所有序列都是可以迭代的。我們接下來要實現(xiàn)一個 Sentence（句子）類，我們向這個類的構(gòu)造方法傳入包含一些文本的字符串，然后可以逐個單詞迭代。

接下來測試 Sentence 實例能否迭代

序列可以迭代的原因：

iter()

解釋器需要迭代對象 x 時，會自動調(diào)用iter(x)。

內(nèi)置的 iter 函數(shù)有以下作用：

由于序列都實現(xiàn)了 __getitem__ 方法，所以都可以迭代。

可迭代對象：使用內(nèi)置函數(shù) iter() 可以獲取迭代器的對象。

與迭代器的關(guān)系：Python 從可迭代對象中獲取迭代器。

下面用for循環(huán)迭代一個字符串，這里字符串 'abc' 是可迭代的對象，用 for 循環(huán)迭代時是有生成器，只是 Python 隱藏了。

如果沒有 for 語句，使用 while 循環(huán)模擬，要寫成下面這樣：

Python 內(nèi)部會處理 for 循環(huán)和其他迭代上下文（如列表推導(dǎo)，元組拆包等等）中的 StopIteration 異常。

標(biāo)準(zhǔn)的迭代器接口有兩個方法：

__next__ ：返回下一個可用的元素，如果沒有元素了，拋出 StopIteration 異常。

__iter__ ：返回 self，以便在需要使用可迭代對象的地方使用迭代器，如 for 循環(huán)中。

迭代器：實現(xiàn)了無參數(shù)的 __next__ 方法，返回序列中的下一個元素；如果沒有元素了，那么拋出 StopIteration 異常。Python 中的迭代器還實現(xiàn)了 __iter__ 方法，因此迭代器也可以迭代。

接下來使用迭代器模式實現(xiàn) Sentence 類：

注意， 不要 在 Sentence 類中實現(xiàn) __next__ 方法，讓 Sentence 實例既是可迭代對象，也是自身的迭代器。

為了“支持多種遍歷”，必須能從同一個可迭代的實例中獲取多個獨立的迭代器，而且各個迭代器要能維護自身的內(nèi)部狀態(tài)，因此這一模式正確的實現(xiàn)方式是，每次調(diào)用 iter(my_iterable) 都新建一個獨立的迭代器。

所以總結(jié)下來就是：

實現(xiàn)相同功能，但卻符合 Python 習(xí)慣的方式是，用生成器函數(shù)代替 SentenceIteror 類。

只要 Python 函數(shù)的定義體中有 yield 關(guān)鍵字，該函數(shù)就是生成器函數(shù)。調(diào)用生成器函數(shù)，就會返回一個生成器對象。

生成器函數(shù)會創(chuàng)建一個生成器對象，包裝生成器函數(shù)的定義體，把生成器傳給 next(...) 函數(shù)時，生成器函數(shù)會向前，執(zhí)行函數(shù)定義體中的下一個 yield 語句，返回產(chǎn)出的值，并在函數(shù)定義體的當(dāng)前位置暫停，。最終，函數(shù)的定義體返回時，外層的生成器對象會拋出 StopIteration 異常，這一點與迭代器協(xié)議一致。

如今這一版 Sentence 類相較之前簡短多了，但是還不夠慵懶。 惰性 ，是如今人們認為最好的特質(zhì)。惰性實現(xiàn)是指盡可能延后生成值，這樣做能節(jié)省內(nèi)存，或許還能避免做無用的處理。

目前實現(xiàn)的幾版 Sentence 類都不具有惰性，因為 __init__ 方法急迫的構(gòu)建好了文本中的單詞列表，然后將其綁定到 self.words 屬性上。這樣就得處理整個文本，列表使用的內(nèi)存量可能與文本本身一樣多（或許更多，取決于文本中有多少非單詞字符）。

re.finditer 函數(shù)是 re.findall 函數(shù)的惰性版本，返回的是一個生成器，按需生成 re.MatchObject 實例。我們可以使用這個函數(shù)來讓 Sentence 類變得懶惰，即只在需要時才生成下一個單詞。

標(biāo)準(zhǔn)庫提供了很多生成器函數(shù)，有用于逐行迭代純文本文件的對象，還有出色的 os.walk 函數(shù)等等。本節(jié)專注于通用的函數(shù)：參數(shù)為任意的可迭代對象，返回值是生成器，用于生成選中的、計算出的和重新排列的元素。

第一組是用于 過濾 的生成器函數(shù)：從輸入的可迭代對象中產(chǎn)出元素的子集，而且不修改元素本身。這種函數(shù)大多數(shù)都接受一個斷言參數(shù)(predicate)，這個參數(shù)是個 布爾函數(shù) ，有一個參數(shù)，會應(yīng)用到輸入中的每個元素上，用于判斷元素是否包含在輸出中。

以下為這些函數(shù)的演示：

第二組是用于映射的生成器函數(shù)：在輸入的單個/多個可迭代對象中的各個元素上做計算，然后返回結(jié)果。

以下為這些函數(shù)的用法：

第三組是用于合并的生成器函數(shù)，這些函數(shù)都可以從輸入的多個可迭代對象中產(chǎn)出元素。

以下為演示：

第四組是從一個元素中產(chǎn)出多個值，擴展輸入的可迭代對象。

以下為演示：

第五組生成器函數(shù)用于產(chǎn)出輸入的可迭代對象中的全部元素，不過會以某種方式重新排列。

下面的函數(shù)都接受一個可迭代的對象，然后返回單個結(jié)果，這種函數(shù)叫“歸約函數(shù)”，“合攏函數(shù)”或“累加函數(shù)”，其實，這些內(nèi)置函數(shù)都可以用 functools.reduce 函數(shù)實現(xiàn)，但內(nèi)置更加方便，而且還有一些優(yōu)點。

參考教程：

《流暢的python》 P330 - 363

Python 函數(shù) - 返回生成器

如果函數(shù)要返回一系列結(jié)果，我們常見的方法就是將結(jié)果放到一份列表中，然后返回給調(diào)用者。比如下面的函數(shù)，返回字符串中每個單詞的首字母在真?zhèn)€字符串中的索引：

運行結(jié)果：

上述的結(jié)果完全符合我們的預(yù)期，但 get_word_index 函數(shù)不夠簡潔。下面我們嘗試使用生成器來實現(xiàn)：

運行結(jié)果：

改寫之后，不僅運行結(jié)果符合要求，由于不需要和 result 列表交互，函數(shù)也變得非常簡潔。下面我們就來詳細學(xué)習(xí)下生成器吧~

生成器是指使用 yield 表達式的函數(shù)，調(diào)用生成器函數(shù)時，它并不會真的運行，而是會返回迭代器。每次在這個迭代器上面調(diào)用內(nèi)置的 next 函數(shù)時，迭代器就會把生成器推進到下一個 yield 表達式那里。生成器傳給 yield 的值均會由迭代器返回給調(diào)用者。

此外，如果輸入量非常大，使用列表作為返回值，那么程序就有可能耗盡內(nèi)存并崩潰。相反，使用生成器之后，則可以應(yīng)對任意長度的輸入數(shù)據(jù)。

例如，下面這個生成器函數(shù)可以獲取文件中單詞的索引，而不管文件內(nèi)容多大，該函數(shù)執(zhí)行時消耗的內(nèi)存，只由單行的文本長度決定：

其中 test_generator.txt 中的內(nèi)容如下：

運行結(jié)果：

下面這句話特別重要： 生成器函數(shù)返回的迭代器，是由狀態(tài)的，及調(diào)用者不應(yīng)該反復(fù)使用它 。我們那 word_index_iter 來說明：

如果想重復(fù)調(diào)用，請將其封裝成容器：

運行結(jié)果：

關(guān)于上述自定義容器的實現(xiàn)原理，我的另外一篇文章做了詳細介紹，鏈接奉上：

Python的基礎(chǔ)知識之迭代器

迭代：按照一定的順序訪問集合中的每一個元素，或者叫遍歷（其他語言叫做遍歷）；

可迭代對象（Iterable）：能被迭代的對象，或者說直接作用于for循環(huán)的對象，可以通過for..in來遍歷的對象，比如數(shù)組（list）、元祖（tuple）字符串等；

迭代器（Iterator）：能作用于next() 函數(shù)，并不斷返回下一個值的對象稱為迭代器，是惰性計算的序列（很重要）

1、判斷一個對象是可迭代對象呢？方法是通過collections模塊的Iterable類型判斷

2、判斷一個對象是否是迭代器Iterator對象

3、可迭代對象Iterable轉(zhuǎn)化為迭代器對象Iterator

4、使用迭代器迭代

1、迭代器的特性

A.惰性計算數(shù)據(jù)，節(jié)省內(nèi)存

B.能記錄狀態(tài)，并通過next()函數(shù)執(zhí)行下一個狀態(tài)

C.具有可迭代性

2、集合數(shù)據(jù)類型如list、dict、str、tuple等是可迭代對象Iterable但不是迭代器Iterator，不過可以通過iter()函數(shù)轉(zhuǎn)化為一個Iterator對象

原因：Iterator對象表示的是一個數(shù)據(jù)流，Iterator對象可以被next()函數(shù)調(diào)用并不斷返回下一個數(shù)據(jù)，直到?jīng)]有數(shù)據(jù)時拋出StopIteration錯誤。Iterator對象表示一個無限大的數(shù)據(jù)，集合是有限集合，假如被next()到最后就是沒有返回直接carsh

3、生成器（generator）一定是迭代器，他是一種特殊的迭代器；

如果想了解更多Python知識，請查看

Python的基礎(chǔ)知識之生成器

Python的基礎(chǔ)知識之裝飾器

學(xué)無止境，學(xué)習(xí)Python的伙伴可以多多交流。

網(wǎng)頁名稱：python函數(shù)迭代返回,返回迭代器
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