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迭代器和生成器

发布时间 2024-01-04 15:15:51作者: 紫蕈

　　1.可迭代对象

　　2.迭代器

　　3.生成器

1.可迭代对象

 

可迭代对象被分为三类：迭代器、序列和字典

迭代器是可迭代对象的一个子集，生成器是特殊的迭代器。

  • 可迭代对象需要实现__iter__方法
  • 迭代器不仅要实现__iter__方法，还需要实现__next__方法

简言之，可以直接作用于for循环的对象统称为可迭代对象：Iterable。

可以使用isinstance()判断一个对象是否是Iterable对象：

from collections.abc import Iterable
>>>print(isinstance([], Iterable))
True
>>>print(isinstance({}, Iterable))
True
>>>print(isinstance((1,2,3), Iterable))
True
>>>print(isinstance('abc', Iterable))
True
>>>print(isinstance((i for i in range(6)), Iterable))
True
>>>print(isinstance(100, Iterable))
False

而生成器不但可以作用于for循环，还可以被next()函数不断调用并返回下一个值，直到最后抛出StopIteration错误表示无法继续返回下一个值了。

 

2.迭代器

可以被next()函数调用并不断返回下一个值的对象称为迭代器：Iterator。

可以使用isinstance()判断一个对象是否是Iterator对象：

from collections.abc import Iterator

>>>print(isinstance([], Iterator))
False
>>>print(isinstance({}, Iterator))
False
>>>print(isinstance((1,2,3), Iterator))
False
>>>print(isinstance('abc', Iterator))
False
>>>print(isinstance((i for i in range(6)), Iterator))
True

生成器都是Iterator对象，但list、dict、str虽然是Iterable，却不是Iterator。

把list、dict、str等Iterable变成Iterator可以使用iter()函数：

from collections.abc import Iterator

>>>print(isinstance(iter([]), Iterator))
True
>>>print(isinstance(iter('abc'), Iterator))
True

 

3.生成器

创建生成器有两种方式：

  1. 创建生成器表达式，将列表生成式的 []换成()
  2. 在函数中增加yield，使函数变成生成器函数

生成器表达式：

L=[ i for i in range(6)]    #列表生成式
print(L)
结果：
[0, 1, 2, 3, 4, 5]

g=(i for i in range(6))     #生成器表达式
print(g)
结果：
<generator object <genexpr> at 0x0000018F12640580>

列表生成式打印的是列表，生成器表达式打印出的是<generator object <genexpr> at 0x0000018F12640580>

怎么打印生成器的每一个元素呢？使用next()函数

print(next(g))
print(next(g))
print(next(g))
print(next(g))
print(next(g))
print(next(g))
print(next(g))

结果：
0
1
2
3
4
5
Traceback (most recent call last):
  File "D:\pythonWorkspace\pySpace\example.py", line 555, in <module>
    print(next(g))
StopIteration
g=(i for i in range(6))生成器只有6个元素，0-5，但打印了7次，每次用next(g)返回下一个元素，当元素全部返回完，再使用next(g)就会抛出StopIteration异常
一般不采用这种不断调用next(g)的方式，而使用for循环进行迭代，使用for循环不用关心什么时候会出现StopIteration异常
g=(i for i in range(6))
for i in g:
    print(i)

结果：
0
1
2
3
4
5

 

生成器函数和普通函数执行方式不一样，生成器generator的运行如下：

  1. 当生成器函数被调用的时候，生成器函数不执行内部的任何代码，直接立即返回一个迭代器。
  2. 当所返回的迭代器第一次调用next的时候，生成器函数从头开始执行，如果遇到了执行yield x，next立即返回yield值x。
  3. 当所返回的迭代器继续调用next的时候，生成器函数从上次yield语句的下一句开始执行，直到遇到下一次执行yield
  4. 任何时候遇到函数结尾，或者return语句，抛出StopIteration异常

首先，如果你还没有对yield有个初步分认识，那么你先把yield看做“return”，这个是直观的，它首先是个return，普通的return是什么意思，就是在程序中返回某个值，返回之后程序就不再往下运行了。看做return之后再把它看做一个是生成器（generator）的一部分（带yield的函数才是真正的迭代器），好了，如果你对这些不明白的话，那先把yield看做return,然后直接看下面的程序，你就会明白yield的全部意思了：

def foo():
    print("starting...")
    while True:
        res = yield 4
        print("res:",res)
g = foo()
print(next(g))
print("*"*20)
print(next(g))


结果：
starting...
4
********************
res: None
4

代码说明：

　　1.程序开始执行以后，因为foo函数中有yield关键字，所以foo函数并不会真的执行，而是先得到一个生成器g(相当于一个对象)
　　2.直到调用next方法，foo函数正式开始执行，先执行foo函数中的print方法，然后进入while循环
　　3.程序遇到yield关键字，然后把yield想想成return,return了一个4之后，程序停止，并没有执行赋值给res操作，此时next(g)语句执行完成，所以输出的前两行（第一个是while上面的print的结果,第二个是return出的结果）是执行print(next(g))的结果，
　　4.程序执行print("*"*20)，输出20个*
　　5.又开始执行下面的print(next(g)),这个时候和上面那个差不多，不过不同的是，这个时候是从刚才那个next程序停止的地方开始执行的，也就是要执行res的赋值操作，这时候要注意，这个时候赋值操作的右边是没有值的（因为刚才那个是return出去了，并没有给赋值操作的左边传参数），所以这个时候res赋值是None,所以接着下面的输出就是res:None,
　　6.程序会继续在while里执行，又一次碰到yield,这个时候同样return 出4，然后程序停止，print函数输出的4就是这次return出的4.

 

到这里你可能就明白yield和return的关系和区别了，带yield的函数是一个生成器，而不是一个函数了，这个生成器有一个函数就是next函数，next就相当于“下一步”生成哪个数，这一次的next开始的地方是接着上一次的next停止的地方执行的，所以调用next的时候，生成器并不会从foo函数的开始执行，只是接着上一步停止的地方开始，然后遇到yield后，return出要生成的数，此步就结束。

 

再看一个这个生成器的send函数的例子：

def foo():
    print("starting...")
    while True:
        res = yield 4
        print("res:",res)
g = foo()
print(next(g))
print("*"*20)
print(g.send(7))


结果：
starting...
4
********************
res: 7
4

先大致说一下send函数的概念：此时你应该注意到上面那个的紫色的字，还有上面那个res的值为什么是None，这个变成了7，到底为什么，这是因为，send是发送一个参数给res的，因为上面讲到，return的时候，并没有把4赋值给res，下次执行的时候只好继续执行赋值操作，只好赋值为None了，而如果用send的话，开始执行的时候，先接着上一次（return 4之后）执行，先把7赋值给了res,然后执行next的作用，遇见下一回的yield，return出结果后结束。

 

 代码说明：

　　5.程序执行g.send(7)，程序会从yield关键字那一行继续向下运行，send会把7这个值赋值给res变量

　　6.由于send方法中包含next()方法，所以程序会继续向下运行执行print方法，然后再次进入while循环

　　7.程序执行再次遇到yield关键字，yield会返回后面的值后，程序再次暂停，直到再次调用next方法或send方法。

 

本文参考：

https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1016959663602400/1017318207388128

https://blog.csdn.net/this_is_me_anyway/article/details/88668415