所以,迭代器就是實現了工廠模式的對象,它在你每次你詢問要下一個值的時候給你返回。有很多關于迭代器的例子,比如itertools函數返回的都是迭代器對象。
生成無限序列:
>>> from itertools import count
>>> counter = count(start=13)
>>> next(counter)
13
>>> next(counter)
14
從一個有限序列中生成無限序列:
>>> from itertools import cycle
>>> colors = cycle(['red', 'white', 'blue'])
>>> next(colors)
'red'
>>> next(colors)
'white'
>>> next(colors)
'blue'
>>> next(colors)
'red'
從無限的序列中生成有限序列:
>>> from itertools import islice
>>> colors = cycle(['red', 'white', 'blue']) # infinite
>>> limited = islice(colors, 0, 4) # finite
>>> for x in limited:
... print(x)
red
white
blue
red
為了更直觀地感受迭代器內部的執行過程,我們自定義一個迭代器,以斐波那契數列為例:
class Fib:
def __init__(self):
self.prev = 0
self.curr = 1
def __iter__(self):
return self
def __next__(self):
value = self.curr
self.curr += self.prev
self.prev = value
return value
>>> f = Fib()
>>> list(islice(f, 0, 10))
[1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55]
Fib既是一個可迭代對象(因為它實現了__iter__方法),又是一個迭代器(因為實現了__next__方法)。實例變量prev和curr用戶維護迭代器內部的狀態。每次調用next()方法的時候做兩件事:
為下一次調用next()方法修改狀態
為當前這次調用生成返回結果
迭代器就像一個懶加載的工廠,等到有人需要的時候才給它生成值返回,沒調用的時候就處于休眠狀態等待下一次調用。
生成器(generator)
生成器算得上是Python語言中最吸引人的特性之一,生成器其實是一種特殊的迭代器,不過這種迭代器更加優雅。它不需要再像上面的類一樣寫__iter__()和__next__()方法了,只需要一個yiled關鍵字。 生成器一定是迭代器(反之不成立),因此任何生成器也是以一種懶加載的模式生成值。用生成器來實現斐波那契數列的例子是:
def fib():
prev, curr = 0, 1
while True:
yield curr
prev, curr = curr, curr + prev
>>> f = fib()
>>> list(islice(f, 0, 10))
[1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55]
fib就是一個普通的python函數,它特殊的地方在于函數體中沒有return關鍵字,函數的返回值是一個生成器對象。當執行f=fib()返回的是一個生成器對象,此時函數體中的代碼并不會執行,只有顯示或隱示地調用next的時候才會真正執行里面的代碼。
生成器在Python中是一個非常強大的編程結構,可以用更少地中間變量寫流式代碼,此外,相比其它容器對象它更能節省內存和CPU,當然它可以用更少的代碼來實現相似的功能。現在就可以動手重構你的代碼了,但凡看到類似:
def something():
result = []
for ... in ...:
result.append(x)
return result
都可以用生成器函數來替換:
def iter_something():
for ... in ...:
yield x
生成器表達式(generator expression)
生成器表達式是列表推倒式的生成器版本,看起來像列表推導式,但是它返回的是一個生成器對象而不是列表對象。
>>> a = (x*x for x in range(10))
>>> a
>>> sum(a)
285
總結
容器是一系列元素的集合,str、list、set、dict、file、sockets對象都可以看作是容器,容器都可以被迭代(用在for,while等語句中),因此他們被稱為可迭代對象。
可迭代對象實現了__iter__方法,該方法返回一個迭代器對象。
迭代器持有一個內部狀態的字段,用于記錄下次迭代返回值,它實現了__next__和__iter__方法,迭代器不會一次性把所有元素加載到內存,而是需要的時候才生成返回結果。
生成器是一種特殊的迭代器,它的返回值不是通過return而是用yield。
評論