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第四章 基础知识进阶

第十七节 迭代、可迭代对象、迭代器

一、引言

原本计划在介绍完元组和字典后，接着讲解列表解析和字典解析。但要理解列表解析和字典解析，就必须掌握Python的高级类型迭代器。因此，本节将首先介绍迭代器的概念。

二、概念

迭代是指通过重复执行代码来处理相似的数据集的过程，且本次迭代的处理数据要依赖上一次的结果继续往下做。上一次产生的结果为下一次产生结果的初始状态。如果中途有任何停顿，就不能算作迭代。

1. 迭代与非迭代的区别

• 非迭代例子

  loop = 0while loop < 3:    print("Hello world!")    loop += 1

  例1仅是循环3次输出"Hello world!"，输出的数据不依赖上一次的数据，因此不是迭代。

• 迭代例子

  loop = 0while loop < 3:    print(loop)    loop += 1

  例2的输出依赖上一次的数据，这就是迭代。

2. 容器

容器是一种将多个元素组织在一起的数据结构，容器中的元素可以逐个地迭代获取。可以通过in、not in关键字判断元素是否包含在容器中。

• 容器的定义

  在Python中，基本上所有有元素的数据类型（字符串除外）都能包含其他类型的对象。容器的本质是可迭代对象赋予了容器这种能力。

• 容器与可迭代对象的关系

  容器本身并不提供直接访问元素的能力，而是可迭代对象赋予了容器这种能力。例如，l = [1,2,3,4]，我们可以通过for循环遍历它，这是因为列表是可迭代对象。

3. 可迭代对象（Iterable）

可迭代对象并不是指某种具体的数据类型，而是指存储了元素的一个容器对象，且容器中的元素可以通过__iter__()方法或__getitem__()方法访问。

• __iter__方法

  该方法允许对象用for...in循环遍历，__getitem__()方法允许通过实例名[index]访问实例中的元素。

• 可迭代对象的使用

  在Python中，任何可迭代对象都可以用for...in循环访问。这实际上是调用了__iter__()方法获得一个迭代器，然后循环调用__next__()方法。

• 常见的可迭代对象

  包括列表、元组、字典、集合、字符串等。此外，还有一种特殊的可迭代对象——生成器。

4. 判断对象是否为可迭代对象

可以通过collections模块的Iterable类型来判断。例如：

from collections import Iterableisinstance('', Iterable)  # 返回True，表明字符串也是可迭代对象

关于collections后续将有更详细的介绍。

5. 迭代可变对象的注意事项

当在迭代可变对象（如列表）时，迭代器记录当前到达的序列中的第几个元素。如果在迭代过程中修改了序列，更新会立即反映到迭代过程中。例如：

l = [1,2,3,4]i = iter(l)list(i)  # 将迭代器转换为列表，输出[1,2,3,4]list(i)  # 再次转换为列表，输出[]

如果需要多次访问迭代器内容，可以在访问前重新生成迭代器。

6. 迭代器（Iterator）

迭代器可以看作是一个特殊的对象，每次调用该对象时会返回自身的下一个元素。从实现上来看，一个迭代器对象必须定义__iter__()方法和next()方法。

• 迭代器的特点

  迭代器的计算是惰性的，只有在需要返回下一个数据时才会计算。所有的Iterable可迭代对象均可以通过内置函数iter()转换为迭代器。

• 迭代器的优点

• 节省内存（循环过程中，数据不用一次性读入）
• 不依赖索引取值
• 实现惰性计算（需要时再计算）

• 迭代器的使用示例

  # 通过for循环访问迭代器vList = [1,2,3,4]vIter = iter(vList)for i in vIter:    print('第一次：', i)for i in vIter:    print('第二次：', i)

  通过上述代码可以看到，迭代器和可迭代对象的区别。每次for循环访问迭代器时，迭代器会重新开始，从第一个元素开始。

  # 通过next()方法访问迭代器vList = [1,2,3,4]vIter = iter(vList)while True:    try:        i = next(vIter)        print('第一次：', i)    except:        break

  代码中的while循环可以多次调用next()，但注意到每次调用next()时，迭代器都会移动到下一个元素。

• 迭代器的局限性

  迭代器只能向前访问数据，且一旦访问过，已访问的数据无法再次访问。例如：

  l = [1,2,3,4]i = iter(l)list(i)  # 输出[1,2,3,4]list(i)  # 输出[]

  如果需要多次访问迭代器内容，可以重新生成迭代器。

• 迭代完成后的异常

  当所有元素都取出后，再次调用next()会抛出StopIteration异常。这并不是错误，而是告诉调用者迭代已经完成。

三、迭代器代码举例

vList = [1,2,3,4]vIter = iter(vList)for i in vIter:    print('第一次：', i)for i in vIter:    print('第二次：', i)

vList = [1,2,3,4]vIter = iter(vList)while True:    try:        i = next(vIter)        print('第一次：', i)    except:        break

通过本节的介绍，希望大家对迭代器有了清晰的理解，并能够根据实际需求选择适合的方式进行数据处理。

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