迭代器和生成器

# 序列
for i in list(range(1, 10)):
    print(i)

# 迭代器
# range不会将数字一次性传入内存,适合处理大型文件
for i in range(1, 10):
    print(i)

迭代器

迭代器是一种读取数据的方式,当需要迭代对象时,会自动调用系统函数iter(),函数作用如下:

  1. 检查对象是否实现了iter方法,如果实现了,就会调用它,返回一个迭代器。
  2. 如果没有实现iter方法,但是实现了getitem方法python会创建一个迭代器,尝试按顺序(从零开始)获取元素。
  3. 如果前两者都没有,则会抛出TypeError异常。

迭代器规定了两个方法:

  1. iter:返回迭代器本身
  2. next:返回下一个元素

读取完毕之后,要触发一个StopIteration异常


用一个类实现迭代器,功能类似range

class CountDown:
    def __init__(self, step):
        self.step = step

    def __next__(self):
        if self.step <= 0:
            raise StopIteration

        self.step -= 1
        return self.step

    def __iter__(self):
        return self

for ele in CountDown(10):
    print(ele)

上边的CountDown类生成了一个迭代器,用for循环取出元素时,会自动生成下一个元素,而不是像list直接将所有元素装入内存。(迭代器比较省内存)

为了更好地认识迭代器,用序列和迭代器实现同一个类Sentence,能够将字符串逐个输出。
先用序列实现

import reprlib #  可以使过长的字符串不全显示,中间的字符用...来代替
class Sentence:
    def __init__(self, text):
        self.text = text
        self.words = self.text.split()

    def __getitem__(self, item):
        return self.words[item]

    def __len__(self):
        return len(self.words)

    def __repr__(self):
        return 'Sentence(%s)' % reprlib.repr(self.text)
        # return 'Sentence(%s)' % self.text

s = Sentence("this is a big and delicious apple")  # 生成一个序列对象
print(s)
for i in s:
    print(i)

输出如下

Sentence('this is a bi...licious apple')
this
is
a
big
and
delicious
apple

将上边的类用迭代器实现

class Sentence:
    def __init__(self, text):
        self.text = text
        self.words = self.text.split()
        self.length = len(self.words)-1
        self.counter = -1

    def __next__(self):
        if self.counter >= self.length :
            raise StopIteration
        self.counter += 1
        return self.words[self.counter]

    def __iter__(self):
        return self

s = Sentence("this is a delicious apple")
print(s)
for word in s:
    print(word)

输出如下

<__main__.Sentence object at 0x000001ED2A8E1F98>
this
is
a
delicious
apple

第一个类可以用下标进行访问,而第二个不可以,这意味着第二类的元素不像序列那样挨个存放,而是更加灵活地分开存放。

生成器

生成器,顾名思义是为了生成数据。为了更好地了解生成器,我们先回顾一下用递归生成斐波那契数列。

斐波那契数列

def fib(n):
    if n == 1 or n == 2:
        return 1
    else:
        return fib(n-1) + fib(n-2)

print(fib(100))

当运行程序时,会报出RecursionError: maximum recursion depth exceeded in comparison错误,这说明fib()不能递归太多次。
下面常使用生成器的形式实现斐波那契数列

def fibbacci():
    a, b = 0, 1
    while True:
        yield b
        a, b = b, a+b
f = fibbacci()
for _ in range(1000):
    print(next(f))

数据太多,只展示一下第一千个数

43466557686937456435688527675040625802564660517371780402481729089536555417949051890403879840079255169295922593080322634775209689623239873322471161642996440906533187938298969649928516003704476137795166849228875

说明生成器可以正常地生成数据,不受次数的限制。
总结:

  1. 其中的next方法会在yield关键字处停止,并返回yield后的值。
  2. 只要python函数的定义中有yield关键字,该函数就是生成器。
  3. 调用生成器函数时,会返回一个生成器对象。也就是说,生成器函数是用来生成生成器的。
  4. 一般函数使用return返回,而生成器是由yield返回数据。
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