Python迭代和迭代器详解

我们将要来学习python的重要概念迭代和迭代器，通过简单实用的例子如列表迭代器和xrange。

可迭代

一个对象，物理或者虚拟存储的序列。list，tuple，strins，dicttionary，set以及生成器对象都是可迭代的，整型数是不可迭代的。如果你不确定哪个可迭代哪个不可以，你需要用python内建的iter()来帮忙。

 
 


  
  
>>> iter([1,2,3]) 

  
  
<listiterator object at 0x026C8970> 

  
  
 

  
  
>>> iter({1:2, 2:4}) 

  
  
<dictionary-keyiterator object at 0x026CC1B0> 

  
  
 

  
  
>>> iter(1234) 

  
  
Traceback (most recent call last): 

  
  
  File "<pyshell#145>", line 1, in <module> 

  
  
    iter(1234) 

  
  
TypeError: 'int' object is not iterable 
 
 

iter()为list返回了listiterator对象，为dictionary返回了dictionary-keyiterator对象。类似对其他可迭代类型也会返回迭代器对象。

iter()用在自定义的类型会怎样呢？我们先自己定义一个String类：

 
 


  
  
class String(object): 

  
  
  def __init__(self, val): 

  
  
    self.val = val 

  
  
  def __str__(self): 

  
  
    return self.val 

  
  
 

  
  
st = String('sample string') 
 
 

那么，st是可迭代的吗？

 
 


  
  
>>> iter(st) 

  
  
TypeError: 'String' object is not iterable 
 
 

你可能会有几个问题要问：

• 怎么让自定义的类型可迭代？

• iter()究竟做了些什么？

让我们补充String类来找找答案

 
 


  
  
class String(object): 

  
  
    def __init__(self, val): 

  
  
        self.val = val 

  
  
    def __str__(self): 

  
  
        return self.val 

  
  
    def __iter__(self): 

  
  
        print "This is __iter__ method of String class" 

  
  
        return iter(self.val)  #self.val is python string so iter() will return it's iterator 

  
  
 

  
  
>>> st = String('Sample String') 

  
  
>>> iter(st) 

  
  
This is __iter__ method of String class 

  
  
<iterator object at 0x026C8150> 
 
 

在String类中需要一个’__iter__’方法把String类型变成可迭代的，这就是说’iter’内部调用了’iterable.__iter__()’

别急，不是只有增加’__iter()’方法这一种途径

 
 


  
  
class String(object): 

  
  
    def __init__(self, val): 

  
  
        self.val = val 

  
  
    def __str__(self): 

  
  
        return self.val 

  
  
    def __getitem__(self, index): 

  
  
        return self.val[index] 

  
  
 

  
  
>>> st = String('Sample String') 

  
  
>>> iter(st) 

  
  
<iterator object at 0x0273AC10> 
 
 

‘itr’也会调用’iterable.__getitem__()’，所以我们用’__getitem__’方法让String类型可迭代。

如果在String类中同时使用’__iter__()’和’__getitem__()’,就只有’__iter__’会起作用。

自动迭代

for循环会自动迭代

 
 


  
  
for x in iterable: 

  
  
    print x 
 
 

我们可以不用for循环来实现吗？

 
 


  
  
def iterate_while(iterable): 

  
  
    index = 0 

  
  
    while(i< len(iterable)): 

  
  
        print iterable[i] 

  
  
        i +=1 
 
 

这样做对list和string是管用的，但对dictionary不会奏效，所以这绝对不是python式的迭代，也肯定不能模拟for循环的功能。我们先看迭代器，等下回再过头来。

迭代器

关于迭代器先说几条………..

• 1. 迭代器对象在迭代过程中会会产生可迭代的值，`next()`或者`__next()__`是迭代器用来产生下一个值的方法。

• 2. 它会在迭代结束后发出StopIteration异常。

• 3. `iter()`函数返回迭代器对象

• 4. 如果`iter()`函数被用在迭代器对象，它会返回对象本身

我们试一试模仿for循环

 
 


  
  
def simulate_for_loop(iterable): 

  
  
    it = iter(iterable) 

  
  
    while(True): 

  
  
try: 

  
  
     print next(it) 

  
  
except StopIteration: 

  
  
     break 

  
  
 

  
  
>>> simulate_for_loop([23,12,34,56]) 

  
  
23 

  
  
12 

  
  
34 

  
  
56 
 
 

前面我们看过了iterable类，我们知道iter会返回迭代器对象。

现在我们试着理解迭代器类的设计。

 
 


  
  
class Iterator: 

  
  
    def __init__(self, iterable) 

  
  
        self.iterable = iterable 

  
  
    . 

  
  
    . 

  
  
    def __iter__(self):  #iter should return self if called on iterator 

  
  
        return self 

  
  
    def next(self):  #Use __next__() in python 3.x 

  
  
        if condition: #it should raise StopIteration exception if no next element is left to return 

  
  
            raise StopIteration 
 
 

我们学了够多的迭代和迭代器，在python程序中不会用到比这更深的了。

但是为了学习的目的我们就到这儿。。。。

列表迭代器

你可能会在面试中写这个，所以打起精神来注意了

 
 


  
  
class list_iter(object): 

  
  
    def __init__(self, list_data): 

  
  
        self.list_data = list_data 

  
  
        self.index = 0 

  
  
    def __iter__(self): 

  
  
        return self 

  
  
    def next(self):   #Use __next__ in python 3.x 

  
  
        if self.index < len(self.list_data): 

  
  
            val = self.list_data[self.index] 

  
  
            self.index += 1 

  
  
            return val 

  
  
        else: 

  
  
            raise StopIteration() 
 
 

我们来用`list_iter`自己定义一个列表迭代器

 
 


  
  
class List(object): 

  
  
    def __init__(self, val): 

  
  
        self.val = val 

  
  
    def __iter__(self): 

  
  
        return list_iter(self.val) 

  
  
 

  
  
>>> ls = List([1,2,34]) 

  
  
>>> it = iter(ls) 

  
  
>>> next(it) 

  
  
1 

  
  
>>> next(it) 

  
  
2 

  
  
>>> next(it) 

  
  
34 

  
  
>>> next(it) 

  
  
 

  
  
Traceback (most recent call last): 

  
  
  File "<pyshell#254>", line 1, in <module> 

  
  
    next(it) 

  
  
  File "<pyshell#228>", line 13, in next 

  
  
    raise StopIteration() 

  
  
StopIteration 

  
  
 

  
  
xrange 
 
 

从一个问题开始——xrange是迭代还是迭代器？

我们来看看

 
 


  
  
>>> x = xrange(10) 

  
  
>>> type(x) 

  
  
<type 'xrange'> 
 
 

几个关键点：

• 1. `iter(xrange(num))`应该被支持

• 2. 如果`iter(xrange(num))`返回同样的对象（xrange类型）那xrange就是迭代器

• 3. 如果`iter(xrange(num))`返回一个迭代器对象那xrange就是迭代

 
 


  
  
>>> iter(xrange(10)) 

  
  
<rangeiterator object at 0x0264EFE0> 
 
 

它返回了rangeiterator，所以我们完全可以叫它迭代器。

让我们用最少的xrange函数实现自己的xrange

 
 


  
  
xrange_iterator 

  
  
 

  
  
class xrange_iter(object): 

  
  
    def __init__(self, num): 

  
  
        self.num = num 

  
  
        self.start = 0 

  
  
    def __iter__(self): 

  
  
        return self 

  
  
    def next(self): 

  
  
        if self.start < self.num: 

  
  
            val = self.start 

  
  
            self.start += 1 

  
  
            return val 

  
  
        else: 

  
  
            raise StopIteration() 

  
  
 

  
  
my xrange 

  
  
 

  
  
class my_xrange(object): 

  
  
    def __init__(self, num): 

  
  
        self.num = num 

  
  
    def __iter__(self): 

  
  
        return xrange_iter(self.num) 

  
  
 

  
  
>>> for x in my_xrange(10): 

  
  
print x, 

  
  
 

  
  
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作者：王坚原

来源：51CTO