Python学习笔记--迭代器&生成器

1、Python迭代器

1. What？（Python迭代器是什么？）

   在使用Python进行编程时，常常会使用for语句对一个对象进行遍历，获取所需数据，如

   li = [1, 2, 3, 4, 5]
   for i in li:
      print i

    像list、dict、string这一类可使用for语句直接进行遍历的对象，称之为可迭代对象（Iterable），所谓可迭代对象，即为一类实现了__iter__()方法的对象，这类对象经过__iter__()方法返回一个迭代器，从而实现迭代操做；而所谓的迭代器对象（Iterator），即为一类实现了next()方法的对象，这类对象经过next()方法在必定范围内返回用户所指望的数据，超出范围则抛出StopIteration异常，并终止迭代

2. How？（如何建立并使用迭代器对象？）

   下面这段代码自定义了一个迭代器对象MyIter，经过遍历该对象，能够得到[0, n)范围内的全部天然数

   能够看到，MyIter既实现了__iter__()方法，又实现了next()方法，因此MyIter对象既是可迭代对象，又是迭代器对象

   那么这中兼具双重身份的对象与单纯的可迭代对象又有什么区别呢？

   下面先看以下这个例子，这个例子将MyIter对象与list对象进行了一次比较

   上图中，方框1&2和方框3&4分别为对MyIter和list对象返回的迭代器进行两次迭代操做的结果，由结果可知，MyIter的迭代器只能进行一次迭代操做，而list的迭代器能够进行屡次迭代操做。

   缘由：这主要是由于兼具双重身份的迭代器对象，每次经过iter()方法返回的都是该对象自身，而后经过该对象自身的next()方法实现遍历操做，因此当执行完一次遍历操做后，该对象的next()函数就到了越界的位置，下次再对该对象进行遍历时，就已经处于越界位置，因此返回结果应该为一个StopIteration异常。而单纯的可迭代对象，每次调用iter()函数时都会返回一个指定的迭代器对象的新实例，因此执行几回iter()方法就会产生几个不一样的迭代器实例，每次迭代时，都是调用不一样的迭代器实例的next()方法返回相应的数据，因此该类可迭代对象就能实现屡次遍历操做。

   验证：本身实现一个单纯的可迭代对象

   能够看到，在上面例子中，两次对MyPureIter对象进行迭代，会获得两次迭代结果，这和上面的list的效果是相同的，从而验证了咱们的说法。因此当咱们须要屡次对同一个可迭代对象进行迭代操做时，须要采用这种方式。

2、Python生成器

1. What？

   Python生成器是一个能有快速建立迭代器的强有力的工具。生成器看上去和普通函数相似，可是当须要返回数据时，使用yield关键字进行声明，而非return关键字。每次调用生成器的next()函数时，生成器会返回yield关键字后面的内容，并记住此次的返回位置和函数内部变量状态，用于下一次调用时进行恢复。

2. How？

1. 建立生成器

   下面的示例演示了经过yield关键字生成一个迭代器的过程

2. 生成器的特色

1. 生成器会自动生成迭代器的__iter__()方法和next()方法

2. 在两次调用间函数的执行状态和局部变量会自动保存

3. 生成器的执行流程

        第一次调用：i=0, yield i，返回0，保存变量i的值0及此次函数执行的位置

        第二次调用：恢复函数状态i=0，i += 1， 从而i=1，返回1，保存变量i的值1及此次函数执行的位置

        。。。

        第五次调用：恢复函数状态i=3，i += 1， 从而i=4，返回1，保存变量i的值1及此次函数执行的位置

        第六次调用：恢复函数状态i=4，i += 1， 从而i=5，i>=n，函数结束

3. Why?

1. 使用生成器可以比较方便快速地得到一个迭代器

2. 使用生成器时采用的是惰性生成法则，只有须要时才生成相应的值，这样是内存友好的

3、Python生成器表达式

     生成器表达式有点相似于列表表达式

    列表表达式：[expr for i in iterable if cond_expr]（下面左图）

    生成器表达式：(expr for i in iterable if cond_expr)（下面右图）

        

    列表表达式与生成器表达式：

1. 二者的写法不一样，前者是中括号，后者是小括号

2. 二者返回的值不一样，前者返回一个列表，后者返回一个生成器

3. 二者的做用不一样，前者能够进行重复操做，屡次迭代；后者只能进行一次迭代

4. 后者比前者更加内存友好，因此当每次只须要返回一个值，而且不须要进行重复操做时，应该使用生成器表达式；而当一次须要使用列表中多个值，或者须要对列表元素进行屡次操做时，则须要使用列表表达式

4、总结

1. Python迭代器是一类实现了__iter__()方法和next()方法的对象

2. 对于一个可迭代对象，for语句能够经过iter()方法得到该对象的迭代器对象，而后经过迭代器对象的next(0方法依次得到想要的元素

3. 当可迭代对象同时也是迭代器对象时，没法进行独立的迭代操做；而像list这类可迭代对象，其迭代器对象是独立存在的，这时就能够重复进行迭代操做

4. 生成器是一类特殊的函数，这类函数不经过return语句返回值，而是经过yield关键字返回一次返回一个结果，经过使用生成器，能够比较方便快捷地得到迭代器对象

5. 生成器表达式与列表表达式很是类似，不过二者的具体使用场景和做用不一样，须要根据具体使用场景选择相信的表达式