Python之迭代器及其用法

前面章节中，已经对列表（list）、元组（tuple）、字典（dict）、集合（set）这些序列式容器做了详细的介绍。值得一提的是，这些序列式容器有一个共同的特性，它们都支持使用 for 循环遍历存储的元素，都是可迭代的，因此它们又有一个别称，即迭代器。

从字面来理解，迭代器指的就是支持迭代的容器，更确切的说，是支持迭代的容器类对象，这里的容器可以是列表、元组等这些 Python 提供的基础容器，也可以是自定义的容器类对象，只要该容器支持迭代即可。

《Python实现自定义序列》一节中，已经学会了如何自定义一个序列类，但该序列类对象并不支持迭代，因此还不能称之为迭代器。如果要自定义实现一个迭代器，则类中必须实现如下 2 个方法：

1. next(self)：返回容器的下一个元素。
2. iter(self)：该方法返回一个迭代器（iterator）。

例如，下面程序自定义了一个简易的列表容器迭代器，支持迭代：

<pre class="python sh_python snippet-formatted sh_sourceCode" style="margin: 0px; display: block; padding: 0px; font-size: 14px; line-height: 1.6em; color: rgb(102, 102, 102); white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; background: none; border: none; border-radius: 0px;">

1.  class listDemo:
2.  def __init__(self):
3.  self.__date=[]
4.  self.__step = 0
5.  def __next__(self):
6.  if self.__step <= 0:
7.  raise StopIteration
8.  self.__step -= 1
9.  #返回下一个元素
10.  return self.__date[self.__step]
11.  def __iter__(self):
12.  #实例对象本身就是迭代器对象，因此直接返回 self 即可
13.  return self
14.  #添加元素
15.  def __setitem__(self,key,value):
16.  self.__date.insert(key,value)
17.  self.__step += 1
18.  mylist = listDemo()
19.  mylist[0]=1
20.  mylist[1]=2
21.  for i in mylist:
22.  print (i)

</pre>

程序执行结果为：

21

除此之外，Python 内置的 iter() 函数也会返回一个迭代器，该函数的语法格式如下：

iter(obj[, sentinel])

其中，obj 必须是一个可迭代的容器对象，而 sentinel 作为可选参数，如果使用此参数，要求 obj 必须是一个可调用对象，具体功能后面会讲。

可调用对象，指的是该类的实例对象可以像函数那样，直接以“对象名()”的形式被使用。通过在类中添加 call() 方法，就可以将该类的实例对象编程可调用对象。有关 call() 方法，可阅读《Python call()》做详细了解。

我们常用的是仅有 1 个参数的 iter() 函数，通过传入一个可迭代的容器对象，我们可以获得一个迭代器，通过调用该迭代器中的 next() 方法即可实现迭代。例如；

<pre class="python sh_python snippet-formatted sh_sourceCode" style="margin: 0px; display: block; padding: 0px; font-size: 14px; line-height: 1.6em; color: rgb(102, 102, 102); white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; background: none; border: none; border-radius: 0px;">

1.  # 将列表转换为迭代器
2.  myIter = iter([1, 2, 3])
3.  # 依次获取迭代器的下一个元素
4.  print(myIter.__next__())
5.  print(myIter.__next__())
6.  print(myIter.__next__())
7.  print(myIter.__next__())

</pre>

运行结果为：

Traceback (most recent call last):File "C:\Users\mengma\Desktop\demo.py", line 7, in <module>print(myIter.next())StopIteration

另外，也可以使用 next() 内置函数来迭代，即 next(myIter)，和 next() 方法是完全一样的。

从程序的执行结果可以看出，当迭代完存储的所有元素之后，如果继续迭代，则 next() 方法会抛出 StopIteration 异常。

这里介绍 iter() 函数第 2 个参数的作用，如果使用该参数，则要求第一个 obj 参数必须传入可调用对象（可以不支持迭代），这样当使用返回的迭代器调用 next() 方法时，它会通过执行 obj() 调用 call() 方法，如果该方法的返回值和第 2 个参数值相同，则输出 StopInteration 异常；反之，则输出 call() 方法的返回值。

例如，修改 listDemo 类如下所示：

<pre class="python sh_python snippet-formatted sh_sourceCode" style="margin: 0px; display: block; padding: 0px; font-size: 14px; line-height: 1.6em; color: rgb(102, 102, 102); white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; background: none; border: none; border-radius: 0px;">

1.  class listDemo:
2.  def __init__(self):
3.  self.__date=[]
4.  self.__step = 0

6.  def __setitem__(self,key,value):
7.  self.__date.insert(key,value)
8.  self.__step += 1
9.  #是该类实例对象成为可调用对象
10.  def __call__(self):
11.  self.__step-=1
12.  return self.__date[self.__step]

14.  mylist = listDemo()
15.  mylist[0]=1
16.  mylist[1]=2
17.  #将 mylist 变为迭代器
18.  a = iter(mylist,1)
19.  print(a.__next__())
20.  print(a.__next__())

</pre>

程序执行结果为：

Traceback (most recent call last):File "D:\python3.6\1.py", line 20, in <module>print(a.next())StopIteration

输出结果中，之所以最终抛出 StopIteration 异常，是因为这里原本要输出的元素 1 和 iter() 函数的第 2 个参数相同。

迭代器本身是一个底层的特性和概念，在程序中并不常用，但它为生成器这一更有趣的特性提供了基础。有关生成器的相关知识，会在后续章节中介绍。