Python 迭代器(iterator)

什么是迭代器

在 Python 中，迭代器是一个对象，它实现了迭代协议。迭代协议是指包含 __iter__ 和 __next__ 方法的对象。其中，__iter__ 返回迭代器自身，并且在迭代序列之后可以再次重复遍历。__next__ 返回序列的下一个值。如果没有更多的项可返回，则抛出 StopIteration 异常。

简而言之，迭代器是一个可以按需生成值的对象。它会在每次请求时计算并返回下一个值，直到没有更多的值可供返回。

迭代器的基本用法

要创建一个迭代器，我们可以使用 iter() 和 next() 函数。下面是一个简单的示例：

my_tuple = ("apple", "banana", "cherry")
my_iter = iter(my_tuple)

print(next(my_iter))  # 输出：apple
print(next(my_iter))  # 输出：banana
print(next(my_iter))  # 输出：cherry

在上面的示例中，iter() 函数将一个可迭代对象转换为迭代器。然后，我们使用 next() 函数获取序列的下一个值。

在 next() 函数调用之后，迭代器会记住它在序列中的位置，并等待下一次调用。如果没有更多的值，next() 函数会引发 StopIteration 异常。

创建自定义迭代器

如果我们希望创建自定义的迭代器，需要在对象中实现 __iter__ 和 __next__ 方法。下面是一个例子：

class MyIterator:
    def __iter__(self):
        self.n = 1
        return self

    def __next__(self):
        if self.n <= 10:
            result = self.n
            self.n += 1
            return result
        else:
            raise StopIteration

my_iter = MyIterator()

for x in my_iter:
    print(x, end=" ")  # 输出：1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

在上面的示例中，MyIterator 类实现了迭代器的两个方法。__iter__ 方法返回迭代器对象自身，并初始化一个计数器 n。__next__ 方法返回计数器的值，并将计数器自增1。如果计数器超过10，则引发 StopIteration 异常来终止迭代。

创建了自定义的迭代器后，我们可以使用 for 循环来遍历它的值。

可迭代对象

在 Python 中，可迭代对象是指实现了 __iter__ 方法的对象。其实，迭代器也是一种可迭代对象。与迭代器不同的是，可迭代对象可以被多次遍历，而迭代器只能遍历一次。

我们可以使用 iterable 模块中的 iter() 函数来判断一个对象是否是可迭代对象。下面是一个例子：

from collections.abc import Iterable

my_list = [1, 2, 3]
print(isinstance(my_list, Iterable))  # 输出：True

my_dict = {"name": "Alice", "age": 25}
print(isinstance(my_dict, Iterable))  # 输出：True

my_int = 123
print(isinstance(my_int, Iterable))  # 输出：False

在上面的示例中，我们使用 isinstance() 函数来判断对象是否是可迭代对象。如果是可迭代对象，则返回 True；否则返回 False。

可迭代对象可以通过调用 iter() 函数来返回一个迭代器对象。

使用生成器创建迭代器

在 Python 中，生成器是一种特殊的函数，可以暂停并恢复执行。生成器非常适合用来创建迭代器。我们可以使用 yield 关键字来定义生成器函数。

下面是一个使用生成器函数创建迭代器的例子：

def my_generator():
    n = 1
    while n <= 10:
        yield n
        n += 1

my_iter = my_generator()

for x in my_iter:
    print(x, end=" ")  # 输出：1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

在上面的示例中，我们定义了一个生成器函数 my_generator()。在每次调用 yield 时，生成器会返回一个值，并在下次调用时从上一次离开的地方继续执行。

创建了生成器后，我们可以像使用迭代器一样遍历它的值。