Python 迭代器|极客教程

Python 迭代器

在Python中，迭代器是一种用于遍历可迭代对象（如列表、元组、字符串等）的对象。迭代器允许我们逐个访问容器中的元素，而不必提前知道容器的大小。

迭代器的工作原理

Python中的迭代器是一个可以记住遍历的位置的对象。迭代器对象从可迭代对象中取出一个元素，然后返回给调用者。具体来说，一个迭代器对象有两个方法：__iter__() 和 __next__()。

__iter__() 方法返回迭代器自身，这样迭代器就可以在 for 循环中使用。
__next__() 方法返回容器中的下一个值。当所有值都被返回后，如果再次调用 __next__()，将触发 StopIteration 异常，表示迭代结束。

让我们来看一个示例，创建一个自定义的迭代器类 MyIterator：

class MyIterator:
    def __init__(self, data):
        self.data = data
        self.index = 0

    def __iter__(self):
        return self

    def __next__(self):
        if self.index >= len(self.data):
            raise StopIteration
        value = self.data[self.index]
        self.index += 1
        return value

my_iterator = MyIterator([1, 2, 3, 4, 5])
for element in my_iterator:
    print(element)

运行上面的代码，你将看到输出为：

使用内置的迭代器

Python中有许多内置的函数和方法可以直接返回一个迭代器，让我们不必自己去创建。以下是一些常用的内置迭代器：

`iter()`

iter() 函数返回一个迭代器对象，它可以在可迭代对象上进行迭代。

my_list = [1, 2, 3, 4, 5]
my_iter = iter(my_list)
print(next(my_iter))  # 输出：1
print(next(my_iter))  # 输出：2

`enumerate()`

enumerate() 函数用于将一个可迭代对象组合为一个索引序列，同时也返回当前元素。它返回的是一个元组，元组的第一个元素是索引，第二个元素是对应的值。

my_list = ['a', 'b', 'c']
for index, value in enumerate(my_list):
    print(f"Index: {index}, Value: {value}")

运行上面的代码，你将看到输出为：

Index: 0, Value: a
Index: 1, Value: b
Index: 2, Value: c

`zip()`

zip() 函数用于将多个可迭代对象打包成一个元组序列。这种打包/解包操作可用于将两个列表”压缩”成一个字典。

list1 = ['a', 'b', 'c']
list2 = [1, 2, 3]
for item in zip(list1, list2):
    print(item)

输出为：

('a', 1)
('b', 2)
('c', 3)

使用生成器创建迭代器

除了使用类来创建迭代器之外，Python还提供了生成器(generator)的概念。生成器是一种特殊的函数，它使用 yield 语句来返回值而不是 return。

生成器和迭代器的区别在于生成器简化了创建迭代器的过程。我们可以使用生成器函数来创建一个自定义的迭代器。

下面是一个简单的生成器示例：

def my_generator():
    yield 1
    yield 2
    yield 3

gen = my_generator()
print(next(gen))  # 输出：1
print(next(gen))  # 输出：2
print(next(gen))  # 输出：3

使用 `itertools` 模块

Python的 itertools 模块提供了许多用来创建和操作迭代器的函数。这些函数可以帮助我们更方便地处理迭代器。

`itertools.count()`

count() 函数用于创建一个无限迭代器，它会无限递增生成整数值。

import itertools

for i in itertools.count(1):
    print(i, end=' ')
    if i == 5:
        break

输出为：

1 2 3 4 5

`itertools.cycle()`

cycle() 函数用于循环遍历一个可迭代对象。

import itertools

my_list = [1, 2, 3]
cycle_iter = itertools.cycle(my_list)

for _ in range(5):
    print(next(cycle_iter), end=' ')

输出为：

1 2 3 1 2

`itertools.chain()`

chain() 函数用于将多个可迭代对象拼接在一起。

import itertools

list1 = [1, 2, 3]
list2 = [4, 5, 6]
chained_iter = itertools.chain(list1, list2)

for item in chained_iter:
    print(item, end=' ')

输出为：