一、迭代器与for语句
网上许多文章说Python的for语句中,in关键字后面的对象是一个集合。例如
for i in [1,2,3] print i
上面代码中in关键字后面的对象[1,2,3]是一个list,也是一个集合。
但in关键字后面的对象其实不必是一个集合。后面接一个序列对象也是合法的。 例如
myrange = MyRange(0, 10) for i in myrange: print i
上面代码中的myrange对象是一个序列对象,但不是集合。参见上一篇博文。
事实上,for语句中in关键字后面的对象也不必是序列对象,它只需要是一个可迭代对象(Iterable)即可。
一个可迭代的对象需要满足下面两个条件之一:
- 它实现了__iter__方法。该方法会返回一个迭代器对象。
- 或者它是一个序列对象。
注意:如果一个类型实现了__iter__方法,那么在该方法中显式地给出了与该类型相关的迭代器如何构造。可是,对于序列类型来说,它有一个很天然的迭代器。因此,无需通过实现__iter__方法来显式定义。下一篇博文将介绍如何通过序列对象构造天然的迭代器。这里先介绍迭代器对象的严格定义。
一个迭代器,本质上也是一个序列。它需要实现下面两个方法。
- next方法(老版本的Python叫__next__方法)。当第11次调用next方法时,会返回序列的第1个元素;当第2次调用next方法时,会返回序列的第2个元素;当序列中的元素耗尽,抛出StopIteration异常。
- __iter__方法。前面说过__iter__方法通常返回迭代器对象。因此,对于一个迭代器来说,它的__iter__方法只需返回其本身即可。
通过上面的定义,我们知道,一个迭代器对象,也必是可迭代的。
下面的代码定义了一个迭代器。
class MyIterator: def __init__(self, start, end): self.start = start self.end = end def next(self): if self.start >= self.end: raise StopIteration self.start = self.start + 1 return self.start - 1 def __iter__(self): return self
测试代码
myiter = MyIterator(0, 2) print myiter.next() print myiter.next() print myiter.next()
输出结果如下
0 1 Traceback (most recent call last): File "test.py", line 27, in <module> print myiter.next() File "test.py", line 16, in next raise StopIteration StopIteration
下面的代码测试在for语句中使用迭代器
myiter = MyIterator(0, 10) for i in myiter: print i
输出结果
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
二、iter方法
iter方法是Python的一个内建方法,它会返回一个迭代器对象。它定义如下
iter(o[, sentinel])
第一个参数o可以是一个可迭代对象,也可以是一个可调用对象。
当参数o是可迭代对象时,第二个参数可省。这里又分为两种情况。
- 如果参数o实现了__iter__方法,则直接调用该方法,创建迭代器。
- 如果参数o没有实现__iter__方法,那么它比是一个序列对象。iter方法根据该序列对象诱导出一个迭代器。
如果参数o是一个可调用对象时,iter方法返回的迭代器工作原理如下。
每次调用迭代器的next方法时,最终都会调用o方法。此时第2个参数sentinel必须给定。当o方法的返回值与sentinel相同时,抛出StopIteration异常。
一些例子
1. 由集合构造迭代器
myiter = iter([1,2,3]) myiter.next() myiter.next() myiter.next() myiter.next()
输出结果
1 2 3 Traceback (most recent call last): File "test.py", line 27, in <module> print myiter.next() StopIteration
2. 由序列对象构造迭代器。
myiter = iter(MyRange(1, 4)) print myiter.next() print myiter.next() print myiter.next() print myiter.next()
MyRange的定义见博文。
3. 由迭代器对象构造迭代器。
myiter1 = MyIterator(1, 4) myiter2 = iter(myiter1) print myiter1 == myiter2
MyIterator的定义见博文。上面代码输出的值为True。
4. 由可调用对象构造迭代器。
myiter1 = MyIterator(1, 4) myiter2 = iter(myiter1.next, 4) print myiter2.next() print myiter2.next() print myiter2.next() print myiter2.next()
输出结果
1 2 3 Traceback (most recent call last): File "test.py", line 27, in <module> print myiter.next() StopIteration
有兴趣的读者可以尝试下面代码的输出结果。
myiter2 = iter(myiter1.next, 3) print myiter2.next() print myiter2.next() print myiter2.next() print myiter2.next() myiter2 = iter(myiter1.next, 5) print myiter2.next() print myiter2.next() print myiter2.next() print myiter2.next()
三、for循环工作原理
对于如下的for语句
for obj in iterable_obj: do something with obj
首先会调用iter方法获取关于iterable_obj对象的迭代器,然后不断调用迭代器对象的next方法,直至抛出异常位置。
为了说明这一点,看下面的例子。
myiter = MyIterator(1, 4) for i in myiter: pass print myiter.next()
上面代码会抛出StopIteration异常。因为在for语句阶段会将myiter迭代器对象的元素全部读完。MyIterator类的定义参见博文。
到目前位置,我们有三种方式表示一个序列。它们是集合,序列对象和迭代器对象。
- 集合(如列表,元组,字符串等)中的元素可读可写。当然不同的集合类型,可写的权限有所不同。例如列表中的元素可以随意添加,删除,修改。而元组中的元素虽然不能添加、删除和修改,但是我们可以对两个元组对象进行连接。当然,连接后会创建新的元组对象。
- 序列对象中的元素可读但不可写。在基本的定义中,两个序列对象也不必支持元组对象那样的连接操作。这样的好处是,在有的情况下,我们不必开辟专门的内存空间保存序列对象中的所有元素。
- 迭代器对象中的元素也是可读不可写的。但是,迭代器对读的权限做了一个限制,就是只能从头至尾读一遍。迭代器对象的优势在于它有的时候比序列对象更加灵活。通常情况下,序列对象中的元素顺序是不能变的。而对于迭代器对象来说,我们只需要指定不同的next方法,就能实现不同的读取顺序。一个比较经典的例子,就是我们可以实现一个迭代器类,同时支持树的深度优先和广度优先遍历。显然用迭代器实现这个功能比用序列来实现要简单许多。
四、序列诱导迭代器
如果我们自己要实现iter方法,通过一个序列对象构造出一个迭代器,会怎么做呢?
首先需要定义一个迭代器类。
class MyIteratorFromSequence: def __init__(self, sequence): self.start = 0 self.sequence = sequence def next(self): if self.start >= len(self.sequence): raise StopIteration self.start = self.start + 1 return self.sequence[self.start - 1] def __iter__(self): return self
上面的代码和博文中MyIterator类的定义完全类似,所不同的是,每次执行next方法,返回的不再是start - 1,而是序列对象的第start - 1个元素。
测试这个迭代器的运行效果
mylist = [1, 3, 5, ‘a‘, ‘b‘, ‘c‘] myiter = MyIteratorFromSequence(mylist) print myiter.next() print myiter.next() print myiter.next() print myiter.next() print myiter.next() print myiter.next()
输出结果为
1 3 5 a b c
有了MyIterorFromSequence的定义,iter方法的实现就很简单了。
def myiter(sequence): return MyIteratorFromSequence(sequence)
注意:上面的代码实现的功能比内置的iter方法要简单许多。因为我们只实现了序列对象到迭代器对象的构造。
有了上面的分析,下面代码的输出就在情理之中了。
mylist = [1, 2, 3] myiter = iter(mylist) mylist.append(4) for i in myiter: print i
输出结果为
1 2 3 4
转自:http://blog.csdn.net/hedan2013/article/details/55519047