Python迭代器，可迭代對象，生成器

迭代器

迭代器（iterator）有時又稱游標（cursor）是程式設計的軟件設計模式，可在容器物件（container，例如鏈表或陣列）上遍訪的界面，設計人員無需關心容器物件的內存分配的實現細節。

摘自維基百科

也就是說迭代器類似於一個游標，卡到哪裡就是哪裡，可以通過這個來訪問某個可迭代對象的元素；同時，也不是只有Python有這個特性。比如C++的STL中也有這個，如vector<int>::iterator it。下面主要說一下Python中的可迭代對象和迭代器吧。

Python可迭代對象（Iterable）

Python中經常使用for來對某個對象進行遍歷，此時被遍歷的這個對象就是可迭代對象，像常見的list,tuple都是。如果給一個准確的定義的話，就是只要它定義了可以返回一個迭代器的__iter__方法，或者定義了可以支持下標索引的__getitem__方法(這些雙下劃線方法會在其他章節中全面解釋)，那麼它就是一個可迭代對象。

Python迭代器（iterator）

迭代器是通過next()來實現的，每調用一次他就會返回下一個元素，當沒有下一個元素的時候返回一個StopIteration異常，所以實際上定義了這個方法的都算是迭代器。可以用通過下面例子來體驗一下迭代器：

In [38]: s = 'ab'

In [39]: it = iter(s)

In [40]: it
Out[40]: <iterator at 0x1068e6d50>

In [41]: print it
<iterator object at 0x1068e6d50>

In [42]: it.next()
Out[42]: 'a'

In [43]: it.next()
Out[43]: 'b'

In [44]: it.next()
---------------------------------------------------------------------------
StopIteration                             Traceback (most recent call last)
<ipython-input-44-54f0920595b2> in <module>()
----> 1 it.next()

StopIteration:

自己實現一個迭代器，如下（參見官網文檔）：

class Reverse:
    """Iterator for looping over a sequence backwards."""
    def __init__(self, data):
        self.data = data
        self.index = len(data)

    def __iter__(self):
        return self

    def next(self):
        if self.index == 0:
            raise StopIteration
        self.index = self.index - 1
        return self.data[self.index]

rev = Reverse('spam')
for char in rev:
    print char

[output]
m
a
p
s

生成器（Generators）

生成器是構造迭代器的最簡單有力的工具，與普通函數不同的只有在返回一個值的時候使用yield來替代return，然後yield會自動構建好next()和iter()。是不是很省事。例如：

def reverse(data):
    for index in range(len(data)-1, -1, -1):
        yield data[index]

>>> for char in reverse('golf'):
...     print char
...
f
l
o
g

生成器最佳應用場景是：你不想同一時間將所有計算出來的大量結果集分配到內存當中，特別是結果集裡還包含循環。比方說，循環打印1000000個數，我們一般會使用xrange()而不是range()，因為前者返回的是生成器，後者返回的是列表（列表消耗大量空間）。

Help on built-in function range in module __builtin__:

range(...)
    range(stop) -> list of integers
    range(start, stop[, step]) -> list of integers

    Return a list containing an arithmetic progression of integers.
    range(i, j) returns [i, i+1, i+2, ..., j-1]; start (!) defaults to 0.
    When step is given, it specifies the increment (or decrement).
    For example, range(4) returns [0, 1, 2, 3].  The end point is omitted!
    These are exactly the valid indices for a list of 4 elements.

class xrange(object)
 |  xrange(stop) -> xrange object
 |  xrange(start, stop[, step]) -> xrange object
 |
 |  Like range(), but instead of returning a list, returns an object that
 |  generates the numbers in the range on demand.  For looping, this is
 |  slightly faster than range() and more memory efficient.

iter()

將可迭代對象轉化為迭代器。

In [113]: s = 'abc'

In [114]: s.next()
---------------------------------------------------------------------------
AttributeError                            Traceback (most recent call last)
<ipython-input-114-5e5e6532ea26> in <module>()
----> 1 s.next()

AttributeError: 'str' object has no attribute 'next'

In [115]: it = iter(s)

In [116]: it.next()
Out[116]: 'a'

生成器表達式

和列表推導式唯一的區別就是中括號換成了小括號，如下：

In [119]: num = (i for i in range(10))

In [120]: sum(num)
Out[120]: 45

參考

1. Python官方文檔

零基礎如何入門Python http://www.linuxidc.com/Linux/2016-10/136485.htm

Ubuntu 14.04安裝Python 3.3.5 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-05/101481.htm

CentOS上源碼安裝Python3.4 http://www.linuxidc.com/Linux/2015-01/111870.htm

《Python核心編程 第二版》.(Wesley J. Chun ).[高清PDF中文版] http://www.linuxidc.com/Linux/2013-06/85425.htm

《Python開發技術詳解》.( 周偉,宗傑).[高清PDF掃描版+隨書視頻+代碼] http://www.linuxidc.com/Linux/2013-11/92693.htm

在CentOS 6.5上安裝Python2.7 http://www.linuxidc.com/Linux/2016-10/136206.htm

在Ubuntu下用Python搭建桌面算法交易研究環境 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-11/92534.htm