理解Python的迭代器

什麼是迭代

可以直接作用於for迴圈的物件統稱為可迭代物件(Iterable)。
可以被next()函數呼叫並不斷傳回下一個值的物件稱為迭代器(Iterator)。
所有的Iterable均可以透過內建函數iter()來轉變為Iterator。

對迭代器來講，有一個__next__()就夠了。當你使用for 和 in 語句時，程式就會自動呼叫即將被處理的物件的迭代器對象，然後使用它的__next__()方法，直到監測到一個StopIteration異常。

>>> L = [1,2,3]
>>> [x**2 for x in L]
[1, 4, 9]
>>> next(L)
Traceback (most recent call last):
 File "", line 1, in
TypeError: 'list' object is not an iterator
>>> I=iter(L)
>>> next(I)
>>> I=iter(L)
>>> next(I)
1
>>> next(I)
2
>>> next(I)
3
>>> next(I)
Traceback (most recent call last):
 File "", line 1, in

StopIteration

上面例子中，列表L可以被for進行循環但是不能被內建函數next()用來找出下一個值，所以L是Iterable。

L透過iter進行包裝後設為I，I可以被next()用來找出下一個值，所以I是Iterator。

題外話：

內建函數iter()只是呼叫了物件的__iter__()方法，所以list物件內部一定存在方法__iter__()

內建函數next()只是呼叫了物件的_ _next__()方法，所以list物件內部一定不存在方法__next__()，但Itrator一定有這個方法。

for迴圈內部事實上就是先呼叫iter()把Iterable變成Iterator在進行循環迭代的。

>>> L = [4,5,6]
>>> I = L.__iter__()
>>> L.__next__()
Traceback (most recent call last):
 File " >" , line 1, in
AttributeError: 'list' object has no attribute '__next__'
>>> I.__next__()
4
>>> 從 collections import Iterator, Iterable>, Iterable> Iterable)
True
>>> isinstance(L, Iterator)
False
>>> isinstance(I, Iterable)
True
>>> isinstance(I, Iterator)
True x in I]    
[25, 36]

Iterator繼承自Iterable，從下面的測試中可以很方便的看到Iterator包含__iter__()和__next__()方法，而Iteratble僅包含__iter__() 。

>>> from collections import Iterator, Iterable
>>> help(Iterator)
Help on class Iterator:

class Iterator(Iterable)
|  

class Iterator(Iterable)
|  

class Iterator)
|      builtins.object  
|**註：從這裡可以看出Iterable繼承自object, Iterator繼承自Iterable。
|  Methods defined here:
|
|  __iter__(self)
|
|  __next__(self)
|     ex Return the next item from the iterator. WStop Iterable)
Help on class Iterable:

class Iterable(builtins.object)
|  Methods defined here:
|
|  __iter__(self)
......

|

|  __iter__(self)

......

|
|  __iter__(self)

......

|用來回傳iterator，而iterator需要包含有__next__()方法用來被循環

如果我們自己定義迭代器，只要在類別裡面定義一個 __iter__() 函數，用它來傳回一個有 __next__()方法的對象就夠了。
直接上碼

class Iterable:
   def __iter__(self):
       return Iterator()


   def __next__(self):
       self. start +=2
       if self.start >10:
           raise StopIteration
      return self..

上面的程式碼實現的是找到10以內的奇數，程式碼中的類別名稱可以隨便取，不是一定需要使用我上面提供的類別名稱的。
如果在Iterator的__next__方法中沒有實作StopIteration異常，那麼則是表示的全部奇數，那麼需要在呼叫的時候設定退出循環的條件。

class Iterable:
   def __iter__(self):
       return Iterator()

class Iterator: def __next__(self):
       self.start +=2
       return self.start

I = Iterable()
for count, i in zip(range(5),I):    #也可以用內建函數enumerate來實現計數工作。
   print(i)


我們透過range來實現列印多少個元素，這裡表示列印5個元素，回傳結果和上面一致。

當然，我們可以把這兩個類別合併在一起，這樣實現程式的簡練。

最終版本如下

class Iterable:
   def __iter__(self):

       return self

   (self):
       self.start +=2
       if self .start >10:
           raise StopIteration
       return self.start

I = Iterable()
for i in I:h:一次性消耗品，使用完了以後就空了，請看。

>>> L=[1,2,3]
>>> I=iter(L)
>>> for i in I:
...     print(i, end='-')
.. .
1-2-3-

>>>next(I)

Traceback (most recent call last):

 File "", line 1, in

StopIteration

我以後就殆盡盡了，再次使用呼叫時會引發StopIteration異常。

我們想透過直接賦值的形式把迭代器保存起來，可以下次使用。
但是透過下面的範例可以看出來，根本不管用。

>>> I=iter(L)
>>> J=I
>>> next(I)
1
>>> next(J)
2

>>> next(I)

3

> >> next(J)

Traceback (most recent call last):
 File "", line 1, in

StopIteration

那怎麼樣才能達到我們要的效果呢？
我們需要使用copy套件中的deepcopy了，請看下面：

>>> import copy
>>> I=iter(L)
>>> J=copy.deepcopy(I)
>>> next( I)
1
>>> next(I)
2
>>> next(J)

1

補充：迭代器不能向後移動, 不能回到開始。

所以需要做一些特殊的事情才能實現向後移動等功能。

以上程式碼均在Python 3.4 中測試通過。

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