Python迭代和迭代器详解

我们将要来学习python的重要概念迭代和迭代器，通过简单实用的例子如列表迭代器和xrange。

可迭代

一个对象，物理或者虚拟存储的序列。list，tuple，strins，dicttionary，set以及生成器对象都是可迭代的，整型数是不可迭代的。如果你不确定哪个可迭代哪个不可以，你需要用python内建的iter()来帮忙。

>>> iter([1,2,3])
<listiterator object at 0x026C8970>
>>> iter({1:2, 2:4})
<dictionary-keyiterator object at 0x026CC1B0>
>>> iter(1234)
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#145>", line 1, in <module>
    iter(1234)
TypeError: 'int' object is not iterable

iter()为list返回了listiterator对象，为dictionary返回了dictionary-keyiterator对象。类似对其他可迭代类型也会返回迭代器对象。

iter()用在自定义的类型会怎样呢？我们先自己定义一个String类：

class String(object):
  def __init__(self, val):
    self.val = val
  def __str__(self):
    return self.val

st = String('sample string')

那么，st是可迭代的吗？

>>> iter(st)
TypeError: 'String' object is not iterable

你可能会有几个问题要问：

怎么让自定义的类型可迭代？
iter()究竟做了些什么？

让我们补充String类来找找答案

class String(object):
    def __init__(self, val):
        self.val = val
    def __str__(self):
        return self.val
    def __iter__(self):
        print "This is __iter__ method of String class"
        return iter(self.val)  #self.val is python string so iter() will return it's iterator

>>> st = String('Sample String')
>>> iter(st)
This is __iter__ method of String class
<iterator object at 0x026C8150>

在String类中需要一个’__iter__’方法把String类型变成可迭代的，这就是说’iter’内部调用了’iterable.__iter__()’

别急，不是只有增加’__iter()’方法这一种途径

class String(object):
    def __init__(self, val):
        self.val = val
    def __str__(self):
        return self.val
    def __getitem__(self, index):
        return self.val[index]

>>> st = String('Sample String')
>>> iter(st)
<iterator object at 0x0273AC10>

‘itr’也会调用’iterable.__getitem__()’，所以我们用’__getitem__’方法让String类型可迭代。

如果在String类中同时使用’__iter__()’和’__getitem__()’,就只有’__iter__’会起作用。

自动迭代

for循环会自动迭代

for x in iterable:
    print x

我们可以不用for循环来实现吗？

def iterate_while(iterable):
    index = 0
    while(i< len(iterable)):
        print iterable[i]
        i +=1

这样做对list和string是管用的，但对dictionary不会奏效，所以这绝对不是python式的迭代，也肯定不能模拟for循环的功能。我们先看迭代器，等下回再过头来。

迭代器

关于迭代器先说几条………..

1. 迭代器对象在迭代过程中会会产生可迭代的值，`next()`或者`__next()__`是迭代器用来产生下一个值的方法。
2. 它会在迭代结束后发出StopIteration异常。
3. `iter()`函数返回迭代器对象
4. 如果`iter()`函数被用在迭代器对象，它会返回对象本身

我们试一试模仿for循环

def simulate_for_loop(iterable):
    it = iter(iterable)
    while(True):
	try:
	    print next(it)
	except StopIteration:
	    break

>>> simulate_for_loop([23,12,34,56])
23
12
34
56

前面我们看过了iterable类，我们知道iter会返回迭代器对象。

现在我们试着理解迭代器类的设计。

class Iterator:
    def __init__(self, iterable)
        self.iterable = iterable
    .
    .
    def __iter__(self):  #iter should return self if called on iterator
        return self
    def next(self):  #Use __next__() in python 3.x
        if condition: #it should raise StopIteration exception if no next element is left to return
            raise StopIteration

我们学了够多的迭代和迭代器，在python程序中不会用到比这更深的了。

但是为了学习的目的我们就到这儿。。。。

列表迭代器

你可能会在面试中写这个，所以打起精神来注意了

class list_iter(object):
    def __init__(self, list_data):
        self.list_data = list_data
        self.index = 0
    def __iter__(self):
        return self
    def next(self):   #Use __next__ in python 3.x
        if self.index < len(self.list_data):
            val = self.list_data[self.index]
            self.index += 1 
            return val
        else:
            raise StopIteration()

我们来用`list_iter`自己定义一个列表迭代器

class List(object):
    def __init__(self, val):
        self.val = val
    def __iter__(self):
        return list_iter(self.val)

>>> ls = List([1,2,34])
>>> it = iter(ls)
>>> next(it)
1
>>> next(it)
2
>>> next(it)
34
>>> next(it)
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#254>", line 1, in <module>
    next(it)
  File "<pyshell#228>", line 13, in next
    raise StopIteration()
StopIteration

xrange

从一个问题开始——xrange是迭代还是迭代器？

我们来看看

>>> x = xrange(10)
>>> type(x)
<type 'xrange'>

几个关键点：

1. `iter(xrange(num))`应该被支持
2. 如果`iter(xrange(num))`返回同样的对象（xrange类型）那xrange就是迭代器
3. 如果`iter(xrange(num))`返回一个迭代器对象那xrange就是迭代

>>> iter(xrange(10))
<rangeiterator object at 0x0264EFE0>

它返回了rangeiterator，所以我们完全可以叫它迭代器。

让我们用最少的xrange函数实现自己的xrange

xrange_iterator

class xrange_iter(object):
    def __init__(self, num):
        self.num = num
        self.start = 0
    def __iter__(self):
        return self
    def next(self):
        if self.start < self.num:
            val = self.start
            self.start += 1
            return val
        else:
            raise StopIteration()

my xrange

class my_xrange(object):
    def __init__(self, num):
        self.num = num
    def __iter__(self):
        return xrange_iter(self.num)

>>> for x in my_xrange(10):
	print x,
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

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