Python學習之迭代器詳解

2022-04-01 13:02:29

什麼是迭代器

迭代是 python 中存取集合元素的一種非常強大的一種方式。迭代器是一個可以記住遍歷位置的物件，因此不會像列表那樣一次性全部生成，而是可以等到用的時候才生成，因此節省了大量的記憶體資源。迭代器物件從集合中的第一個元素開始存取，直到所有的元素被存取完。迭代器有兩個方法：iter()和 next()方法。

這麼解釋可能不太直觀，我們以生活的一個小栗子來解釋一下，方便大家能夠更深刻的理解。比如說我們去超市買水果，而正巧超市的服務人員正在擺放蘋果。服務人員告訴我們需要等蘋果都擺放完畢我們才可以拿蘋果，這樣就很耽誤我們的時間。(這個場景中，櫃檯上其實已經有蘋果了，只不過銷售不讓拿罷了。)

然後我們再去賣橘子的櫃檯，服務人員也在擺放橘子。但是服務人員告訴我們可以不用等他擺放完畢，我們可以直接拿橘子，這樣就會很好的節省我們的時間。如果我們拿橘子的速度超過了服務人員擺放的速度，我們只需要等待服務人員擺放之後就可以直接拿橘子，大大的提升了我們買橘子的效率。

而迭代器就類似於我們買橘子的場景，我們平時的程式都是一次性寫入到記憶體中。比如我們的列表中存在成百上千的資料，都是一次性寫入到記憶體裡的，通過這樣讓我們來使用。但是迭代器卻是按需載入，有一點內容就會放在內容裡面，我們就可以立刻使用記憶體中的資料進行我們的邏輯處理。這樣就不要所有的資料都寫入到記憶體中就可以使用，大大的提升了使用效率。

如何生成迭代器

迭代器函數 - iter() 函數與 next() 函數

iter(iterable)從可迭代物件中返回一個迭代器,iterable必須是能提供一個迭代器的物件

next(iterator) 從迭代器iterator中獲取下一了記錄,如果無法獲取下一條記錄,則觸發stoptrerator異常
說明:

1.迭代器只能往前取值,不會後退

2.用iter函數可以返回一個可迭代物件的迭代器

範例:

iter()函數介紹：生成一個迭代器物件

iter()函數用法：iter(iterable)

引數介紹：iterable —> 可迭代的資料型別（比如列表、字典、元組以及集合型別等）

範例：

iter([1, 2, 3])

返回值：

<list_iterator at 0x4f3bff0>

next()函數介紹：返回迭代器中的資料

next()函數用法：next(iterable)

引數介紹：iterable —> 迭代器物件

範例：

iter_obj = iter([1,2,3])
next(iter_obj)

返回值：

# >>> 1,2,3
# >>> StopIteration

綜上，我們得出結論：

iter(iterable)從可迭代物件中返回一個迭代器,iterable必須是能提供一個迭代器的物件

next(iterable) 從迭代器iterator中獲取下一了記錄,如果無法獲取下一條記錄,則觸發stoptrerator異常

演示案例如下：

# coding:utf-8


test_list = [1, 3, 5, 7]
test_iter = iter(test_list)     # 讓test_list提供一個能存取自己的迭代器
print(next(test_iter))     # 1  從迭代器中取值,讓迭代器去獲取l中的一個元素
print(next(test_iter))     # 3
print(next(test_iter))     # 5
print(next(test_iter))     # 7
print(next(test_iter))     # StopIterable 異常

test_list 實際上是一個列表，但是被迭代器迭代之後。並不是一次性將列表放入記憶體中，而是每次放一個元素進入記憶體，然後被讀取。(這就是我們說的按需載入)

可迭代的物件

類似於list、tuple、str 等型別的資料可以使用for… in… 的迴圈遍歷語法可以從其中依次拿到資料並進行使用，我們把這個過程稱為遍歷，也稱迭代。python中可迭代的物件有list（列表）、tuple（元組）、dirt（字典）、str（字串）set(集合)等。

範例如下：

test_list = [1,2,3,4,5]
test_dirt = {
    "name":"張三",
    "sex":"男",
    "age":33
    }
    
test_tuple = (1,2,3,4,5)
test_set = {1,2,3,3,4}
 
    
for i in test_list:
    print(i)
 
for i in test_dirt:
    print(i)
 
for i in test_tuple:
    print(i)
 
for i,j in test_set.items():
    print("%s:%s" % (i,j))
    
# >>> 執行結果如下：
# >>> test_list的元素為： 1
# >>> test_list的元素為： 2
# >>> test_list的元素為： 3
# >>> test_list的元素為： 4
# >>> test_list的元素為： 5
# >>> test_dirt的元素為： name
# >>> test_dirt的元素為： sex
# >>> test_dirt的元素為： age
# >>> test_tuple的元素為： 1
# >>> test_tuple的元素為： 2
# >>> test_tuple的元素為： 3
# >>> test_tuple的元素為： 4
# >>> test_tuple的元素為： 5
# >>> test_set的元素為：1
# >>> test_set的元素為：2
# >>> test_set的元素為：3
# >>> test_set的元素為：4

生成迭代器

除了剛剛我們使用的 iter() 函數之外，我們還有其他方法生成迭代器：

第一種：for迴圈生成方法 —> 我們可以在函數中使用 for 迴圈，並對每一個 for 迴圈的成員使用 yield() 函數 [它的意思就是將每一個 for 迴圈成員放到一個迭代器物件中，不過只有被呼叫才會被放入。]

範例如下：

def test():
    for i in range(10):
        yield i


result = test()

print('for 迴圈，第一次 'i'的值為：', next(result))
print('for 迴圈，第二次 'i'的值為：', next(result))
print('for 迴圈，第三次 'i'的值為：', next(result))
print('for 迴圈，第四次 'i'的值為：', next(result))

# >>> 執行結果如下：
# >>> for 迴圈，第一次 'i'的值為： 0
# >>> for 迴圈，第二次 'i'的值為： 1
# >>> for 迴圈，第三次 'i'的值為： 2
# >>> for 迴圈，第四次 'i'的值為： 3

注意:超過10次異常會拋 StopIteration 的異常。

第二種：for 迴圈一行生成迭代器物件。

範例如下：

result = (i for i in [1, 2, 3])        # 將 for 迴圈在非函數中 賦值 給一個變數， 這也是生成一個迭代器變數的方法  

print('for 迴圈，第一次 'i'的值為：', next(result))        # 使用 next 呼叫迭代器
print('for 迴圈，第二次 'i'的值為：', next(result))
print('for 迴圈，第三次 'i'的值為：', next(result))

# >>> for 迴圈，第一次 'i'的值為： 1
# >>> for 迴圈，第二次 'i'的值為： 2
# >>> for 迴圈，第三次 'i'的值為： 3

注意: next(result) 超過4次會拋 StopIteration 的異常。

劃重點：

使用 for 迴圈生成的迭代器，可以不使用 next() 函數也可以執行，（依然可以通過 for 迴圈獲取迭代器的資料）不僅如此，當我們調取完迭代器中的資料之後，程式不會丟擲異常，相比較與 next() 函數要友好的多。

範例如下：

result = (i for i in [1, 2, 3])

for item in result:
    print(item)
    
# >>> 執行結果如下：
# >>> 1
# >>> 2
# >>> 3

# 迴圈結束，程式正常退出，不會丟擲 StopIteration 的異常

迭代器的用法 - 演示案例

案例一：

def make_iter():
    for i in range(5):
        yield i

iter_obj = make_iter()

for i in iter_obj:
    print(i)
print('----')
for i in iter_obj:
    print(i)
    
# >>> 執行結果如下：
# >>> 0
# >>> 1
# >>> 2
# >>> 3
# >>> 4
# >>> ----

# >>> 從執行結果得出結論，當我們從記憶體中讀取完迭代器所有的值後，記憶體就會被釋放，不再回圈輸出。

案例二：

iter_obj = (i for i in range(4))

for i in iter_obj:
    print(i)
print('=====')
for i in iter_obj:
    print(i)

# >>> 執行結果如下：
# >>> 0
# >>> 1
# >>> 2
# >>> 3
# >>> =====
# >>> 從執行結果得出結論，當我們從記憶體中讀取完迭代器所有的值後，記憶體就會被釋放，不再回圈輸出。

迭代器除了前文我們提到的按需載入，可以提升我們的執行速度以外。

還有另外一個原因，試想一下：如果我們的列表只有10個資料，那麼讀取的速度會很快。可能對資源（也就是我們的記憶體）佔用的消耗不是很大；如果我們有一個成千上萬甚至十萬資料的列表，那麼這些資料都要一次性的寫入記憶體裡，這麼多的資料所消耗佔用的資源必然會很大，甚至會撐爆我們的記憶體造成記憶體溢位，程式就會報錯了。

所以如果通過迭代器的方式，我們只需要用到一個資料就將一個資料扔到記憶體裡並且被使用。這樣既可以提高我們記憶體使用的效率，又可以減少我們記憶體的消耗。這也是我們平時使用迭代器的目的。

到此這篇關於Python學習之迭代器詳解的文章就介紹到這了,更多相關Python迭代器內容請搜尋it145.com以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以後多多支援it145.com！