【原】面试题-python 什么是迭代器？

上海悠悠 2021-05-27

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前言

python 里面有 3 大神器：迭代器，生成器，装饰器。在了解迭代器之前，需弄清楚2个概念：
1.什么是迭代
2.什么是可迭代对象

迭代

如果给定一个list或tuple，我们可以通过for循环来遍历这个list或tuple，这种遍历我们称为迭代（Iteration）
在Python中，迭代是通过for … in来完成的。

"""
列表a中大于0的值，得到新的列表
"""
a = [1, -2, 3, -5, 7]

c = []
for i in a:
    if i > 0:
        c.append(i)
print(c)  # [1, 3, 7]

Iterable 可迭代对象

在python 里面 list、tuple、dict、set、str 这些基础数据类型都是可以作用于for循环的。
可以使用 isinstance() 判断一个对象是否是 Iterable 对象：

"""
isinstance 判断实例类型
Iterable 可迭代对象
"""

from collections import Iterable

a = 12
print(isinstance(a, Iterable))
b = "abc"
print(isinstance(b, Iterable))
c = [1, 2, 3]
print(isinstance(c, Iterable))
d = (1, 2, 3)
print(isinstance(d, Iterable))
e = {1, 2, 3}
print(isinstance(e, Iterable))
f = {"key": 1}
print(isinstance(f, Iterable))

运行结果
False
True
True
True
True
True

除了上面的6种基础的是可迭代的，还有一类是生成器(generator)，包括生成器和带yield的生成器函数

Iterator 迭代器

可以被 next() 函数调用并不断返回下一个值的对象称为迭代器：Iterator。
可以使用isinstance() 判断一个对象是否是 Iterator 对象：

from collections import Iterable, Iterator

a = 12
print(isinstance(a, Iterator))
b = "abc"
print(isinstance(b, Iterator))
c = [1, 2, 3]
print(isinstance(c, Iterator))
d = (1, 2, 3)
print(isinstance(d, Iterator))
e = {1, 2, 3}
print(isinstance(e, Iterator))
f = {"key": 1}
print(isinstance(f, Iterator))
结果返回
False
False
False
False
False
False

list、dict、str虽然是可迭代对象 (Iterable)，却不是迭代器 (Iterator), 可以使用 iter() 函数，变成迭代器

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from collections import Iterable, Iterator

b = "abc"
new_b = iter(b)

print(new_b)
print(isinstance(new_b, Iterator))

c = [1, 2, 3]
print(iter(c))
print(isinstance(iter(c), Iterator))

d = (1, 2, 3)
print(iter(d))
print(isinstance(iter(d), Iterator))

e = {1, 2, 3}
print(iter(e))
print(isinstance(iter(e), Iterator))

f = {"key": 1}
print(iter(f))
print(isinstance(iter(f), Iterator))

迭代器 iter() 和 next()

迭代器有两个基本的方法：iter() 和 next()。
使用iter() 创建一个迭代器后，可以使用next() 输出迭代器的下一个元素

a = [1, 2, 3, 4]
it = iter(a)    # 创建迭代器对象
print(next(it))   # 输出迭代器的下一个元素

print(next(it))

输出结果
1
2

也可以使用 for 来遍历

a = [1, 2, 3, 4]
it = iter(a)    # 创建迭代器对象
for x in it:
    print(x, end=" ")
输出结果
1 2 3 4

如果用next() 函数取值，一直取到没有了，那就会抛出”StopIteration” 异常

a = [1, 2, 3, 4]
it = iter(a)    # 创建迭代器对象

print(next(it))
print(next(it))
print(next(it))
print(next(it))
print(next(it))   # StopIteration

运行结果

1
2
3
4
Traceback (most recent call last):
  File "D:/xx.py", line 9, in <module>
    print(next(it))
StopIteration

如果用next()输出全部值，可以加个try…expect

a = [1, 2, 3, 4]
it = iter(a)    # 创建迭代器对象

while True:
    try:
        print(next(it))
    except StopIteration:
        break

创建迭代器

把一个类作为一个迭代器使用需要在类中实现两个方法 __iter__() 与 __next__() 。
__iter__() 方法返回一个特殊的迭代器对象，这个迭代器对象实现了__next__() 方法并通过 StopIteration 异常标识迭代的完成。
__next__() 方法（Python 2 里是 next()）会返回下一个迭代器对象。
创建一个返回数字的迭代器，初始值为 1，逐步递增 1：

class MyNumbers:

    def __iter__(self):
        self.a = 1
        return self

    def __next__(self):
        x = self.a
        self.a += 1
        return x

myclass = MyNumbers()
myiter = iter(myclass)
print(next(myiter))
print(next(myiter))
print(next(myiter))
输出结果
1
2
3

StopIteration

StopIteration 异常用于标识迭代的完成，防止出现无限循环的情况，在 __next__() 方法中我们可以设置在完成指定循环次数后触发 StopIteration 异常来结束迭代。

class MyNumbers:

    def __iter__(self):
        self.a = 1
        return self

    def __next__(self):
        if self.a <= 3:
            x = self.a
            self.a += 1
            return x
        else:
            raise StopIteration

myclass = MyNumbers()
myiter = iter(myclass)
print(next(myiter))
print(next(myiter))
print(next(myiter))
# 第4次会抛异常
print(next(myiter))

在 3 次迭代后停止执行

斐波那契数列

斐波那契数列指的是这样一个数列 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13,特别指出：第0项是0，第1项是第一个1。从第三项开始，每一项都等于前两项之和
求出小于100 的所有的斐波那契数列

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class MyNumbers:

    def __iter__(self):
        self.n1 = 0
        self.n2 = 1
        self.count = 1
        return self

    def __next__(self):
        self.n1, self.n2 = self.n2, self.count
        self.count = self.n1 + self.n2
        if self.count <= 100:
            return self.count
        else:
            raise StopIteration

myclass = MyNumbers()
myiter = iter(myclass)
while True:
    try:
        print(next(myiter), end=" ")
    except StopIteration:
        break