天天看點

python疊代器,生成器

1. 疊代器

      疊代器是通路集合元素的一種方式。疊代器對象從集合的第一個元素開始通路,知道所有的元素被通路完結束。疊代器隻能往前不會後退,不過這也沒什麼,因為人們很少在疊代途中往後退。

1.1 使用疊代器的優點

      對于原生支援随機通路的資料結構(如tuple、list),疊代器和經典for循環的索引通路相比并無優勢,反而丢失了索引值(可以使用内建函數enumerate()找回這個索引值)。但對于無法随機通路的資料結構(比如set)而言,疊代器是唯一的通路元素的方式。

      另外,疊代器的一大優點是不要求事先準備好整個疊代過程中所有的元素。疊代器僅僅在疊代到某個元素時才計算該元素,而在這之前或之後,元素可以不存在或者被銷毀。這個特點使得它特别适合用于周遊一些巨大的或是無限的集合,比如幾個G的檔案,或是斐波那契數列等等。

      疊代器更大的功勞是提供了一個統一的通路集合的接口,隻要定義了__iter__()方法對象,就可以使用疊代器通路。

疊代器有兩個基本的方法

next方法:傳回疊代器的下一個元素

__iter__方法:傳回疊代器對象本身

下面用生成斐波那契數列為例子,說明為何用疊代器

代碼1

直接在函數fab(max)中用print列印會導緻函數的可複用性變差,因為fab傳回None。其他函數無法獲得fab函數傳回的數列。

代碼2

代碼2滿足了可複用性的需求,但是占用了記憶體空間,最好不要。

代碼3

對比

前一個傳回1000個元素的清單,而後一個在每次疊代中傳回一個元素,是以可以使用疊代器來解決複用可占空間的問題

執行

<code>&gt;&gt;&gt; for key in Fabs(</code><code>5</code><code>):</code>

<code>    </code><code>print</code> <code>key</code>

<code>    </code> 

<code>1</code>

<code>2</code>

<code>3</code>

<code>5</code>

Fabs 類通過 next() 不斷傳回數列的下一個數,記憶體占用始終為常數 

1.2 使用疊代器

使用内建的工廠函數iter(iterable)可以擷取疊代器對象:

<code>&gt;&gt;&gt; lst = range(</code><code>5</code><code>)</code>

<code>&gt;&gt;&gt; it = iter(lst)</code>

<code>&gt;&gt;&gt; it</code>

<code>&lt;listiterator object at </code><code>0</code><code>x</code><code>01</code><code>A</code><code>63110</code><code>&gt;</code>

使用next()方法可以通路下一個元素:

<code>&gt;&gt;&gt; it.next()</code>

<code>0</code>

python處理疊代器越界是抛出StopIteration異常

<code>&gt;&gt;&gt; it.next</code>

<code>&lt;method-wrapper </code><code>'next'</code> <code>of listiterator object at </code><code>0</code><code>x</code><code>01</code><code>A</code><code>63110</code><code>&gt;</code>

<code>4</code>

<code>Traceback (most recent call last):</code>

<code>  </code><code>File </code><code>"&lt;pyshell#27&gt;"</code><code>, line </code><code>1</code><code>, in &lt;module&gt;</code>

<code>    </code><code>it.next()</code>

<code>StopIteration</code>

了解了StopIteration,可以使用疊代器進行周遊了

結果

<code>&gt;&gt;&gt;</code>

事實上,因為疊代器如此普遍,python專門為for關鍵字做了疊代器的文法糖。在for循環中,Python将自動調用工廠函數iter()獲得疊代器,自動調用next()擷取元素,還完成了檢查StopIteration異常的工作。如下

首先python對關鍵字in後的對象調用iter函數疊代器,然後調用疊代器的next方法獲得元素,直到抛出StopIteration異常。

1.3 定義疊代器

下面一個例子——斐波那契數列

<code>&lt;__main__.Fabs object at </code><code>0</code><code>x</code><code>01</code><code>A</code><code>63090</code><code>&gt;</code>

2. 疊代器

      帶有 yield 的函數在 Python 中被稱之為 generator(生成器),幾個例子說明下(還是用生成斐波那契數列說明)

可以看出代碼3遠沒有代碼1簡潔,生成器(yield)既可以保持代碼1的簡潔性,又可以保持代碼3的效果

代碼4 

<code>&gt;&gt;&gt; for n in fab(</code><code>5</code><code>):</code>

<code>    </code><code>print</code> <code>n</code>

簡單地講,yield 的作用就是把一個函數變成一個 generator,帶有 yield 的函數不再是一個普通函數,Python 解釋器會将其視為一個 generator,調用 fab(5) 不會執行 fab 函數,而是傳回一個 iterable 對象!在 for 循環執行時,每次循環都會執行 fab 函數内部的代碼,執行到 yield b 時,fab 函數就傳回一個疊代值,下次疊代時,代碼從 yield b 的下一條語句繼續執行,而函數的本地變量看起來和上次中斷執行前是完全一樣的,于是函數繼續執行,直到再次遇到 yield。看起來就好像一個函數在正常執行的過程中被 yield 中斷了數次,每次中斷都會通過 yield 傳回目前的疊代值。

也可以手動調用 fab(5) 的 next() 方法(因為 fab(5) 是一個 generator 對象,該對象具有 next() 方法),這樣我們就可以更清楚地看到 fab 的執行流程:

<code>&gt;&gt;&gt; f = fab(</code><code>3</code><code>)</code>

<code>&gt;&gt;&gt; f.next()</code>

<code>  </code><code>File </code><code>"&lt;pyshell#62&gt;"</code><code>, line </code><code>1</code><code>, in &lt;module&gt;</code>

<code>    </code><code>f.next()</code>

return作用

在一個生成器中,如果沒有return,則預設執行到函數完畢;如果遇到return,如果在執行過程中 return,則直接抛出 StopIteration 終止疊代。例如

<code>&gt;&gt;&gt; s = fab(</code><code>5</code><code>)</code>

<code>&gt;&gt;&gt; s.next()</code>

<code>  </code><code>File </code><code>"&lt;pyshell#66&gt;"</code><code>, line </code><code>1</code><code>, in &lt;module&gt;</code>

<code>    </code><code>s.next()</code>

代碼5  檔案讀取

如果直接對檔案對象調用 read() 方法,會導緻不可預測的記憶體占用。好的方法是利用固定長度的緩沖區來不斷讀取檔案内容。通過 yield,我們不再需要編寫讀檔案的疊代類,就可以輕松實作檔案讀取。

http://blog.51cto.com/user_index.php?action=addblog_new&amp;did=178525

3. 參考

Python函數式程式設計指南(三):疊代器Python yield 使用淺析

繼續閱讀