Python拾遗之迭代器和生成器（一）

迭代器与生成器（一）

环境：Python 2.7.11 (v2.7.11:6d1b6a68f775, Dec 5 2015, 20:40:30) [MSC v.1500 64 bit (AMD64)] on win32

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关于迭代器

迭代是重复反馈过程的活动，其目的通常是为了逼近所需目标或结果。每一次对过程的重复称为一次“迭代”，而每一次迭代得到的结果会作为下一次迭代的初始值。 ——《O2O：移动互联网时代的商业革命》
本质上来讲，就是没一次的进化成果是源于前一次的进化后的结果，此方法论抽象为迭代协议。

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具备可迭代属性的容器对象与迭代器对象的区别（可迭代对象与迭代器）

对于python来说，具备可迭代属性的容器对象分为两类，一类为类序列，如:list，tuple，dict，set，str等等，另一类为，生成器对象（生成器和生成器类）。回归迭代的定义，将可迭代性的对象与循环机制（例如 for）相作用，便可以体现它的可迭代（Iterable）属性，也就是说他们都满足了可迭代协议，而迭代器，既具备可迭代属性（满足迭代协议）还满足next方法(此方法返回可迭代容器的下一个值)。

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迭代器的创建

实例一：（通过iter内建函数，和一个类序列来创建，range函数返回一个列表）

>>> li = range(3)
>>> iter_object = iter(li)
>>> iter_object.next()
0
>>> iter_object.next()
1
>>> iter_object.next()
2
>>> iter_object.next()
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in <module>
StopIteration

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ps:序列遍历完时，将抛出StopIteration异常，for循环实际上就是通过捕获这个异常，以停止循环，可见for循环的对象实际上是一个具有可迭代属性的容器

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实例二：（文件对象生成的迭代器）

>>> file = open('file.txt')
>>> file.next()
'1\n'
>>> file.next()
'2\n'
>>> file.next()
'3\n'
>>> file.next()
'4\n'
>>> file.next()
'5\n'
>>> file.next()
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
StopIteration

实例三：

file = open('file.txt')
for i in file:
    print i.strip('\n')

运行结果：（默认会有换行符，需要去除）

1
2
3
4
5

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实例四：（字典的內建函数构建迭代器）

dict_obj = {('Poe', 'author'): (1809, 1849, 1976),
            ('Gaudi', 'architect'): (1852, 1906, 1987),
            ('Freud', 'psychoanalyst'): (1856, 1939, 1990),
            }

字典的一般性遍历如下：

for key in dict_obj.keys():
    print 'Name: %s\t Occupation: %s' % key
    print 'Birth : %s\t Death: %s\tAlbum: %s\n' % dict_obj[key]

如下，字典的迭代器会遍历他的键,因此如下代码与上一段代码相同

for key in dict_obj:
    print 'Name: %s\t Occupation: %s' % key
    print 'Birth : %s\t Death: %s\tAlbum: %s\n' % dict_obj[key]

字典的迭代器遍历：如下三个內建的字典方法构建迭代器

for key in dict_obj.iterkeys():
    print 'Name: %s\t Occupation: %s' % key

for key in dict_obj.itervalues():

    print 'Birth : %s \t Death: %s\tAlbum: %s' % key
for item in dict_obj.iteritems():
    print 'Key:%s \t  Value:%s ' % item

源码文档解释如下：

    def iteritems(self): # real signature unknown; restored from __doc__
        """ D.iteritems() -> an iterator over the (key, value) items of D """
        pass

    def iterkeys(self): # real signature unknown; restored from __doc__
        """ D.iterkeys() -> an iterator over the keys of D """
        pass

    def itervalues(self): # real signature unknown; restored from __doc__
        """ D.itervalues() -> an iterator over the values of D """
        pass

关于for循环

for i in seq：
    do_something_to(i)

实际上是如下工作的，for循环会自动调用迭代器的next()方法,以及监视StopIteration异常，如下：

fetch = iter(seq)
while True:
    try 
        i = fetch.next()
    except StopIteration:
        break
    do_something_to(i)

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迭代器使用误区：

在迭代可变对象的时候修改可变对象，会发生危险。因为一个序列的迭代器只是记录你当前到达达多少个元素，在迭代时改变元素，更新会立即反映到你所迭代的条目上。

实例五：

定义一个字典

dict_obj = {'a': 1,
            'b': 2,
            'c': 3,
            }

在迭代时修改可迭代对象，如下：

for i in dict_obj:
    print 'Key:', i, 'Value:', dict_obj[i]
    del dict_obj[i]

运行结果如下：

Key: a Value: 1
Traceback (most recent call last):
  File "C:/Users/lenovo/Desktop/pythonexam/Iter_Demo.py", line 128, in <module>
    for i in dict_obj:
RuntimeError: dictionary changed size during iteration

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实例六：（使用字典的keys方法，它返回一个独立于字典的列表，for的内部实际上是调用iter方法作用于这个列表）

for i in dict_obj.keys():
    print 'Key:', i, 'Value:', dict_obj[i]
    del dict_obj[i]
print dict_obj

运行结果如下：

Key: a Value: 1
Key: c Value: 3
Key: b Value: 2
{}

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实例七：（内建函数xrange返回一个可迭代的对象，这个对象但并不是狭义的迭代器，从广义上说，它满足迭代协议，可以说是另类的迭代器，因为它内部没有构建next()方法。）

list = range(10)
iter = xrange(10)
print list
print iter

运行结果如下：

[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
xrange(10)

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实例八：（用iter()和next()方法构建一个迭代器）

class MyIteration(object):
    """A class for Iteration of mine

    """
    def __init__(self,arg):
        self.step = arg

    def __iter__(self):
        return self

    def next(self):
        if self.step == 0:
            raise StopIteration
        self.step -= 1
        return self.step

iter_object = MyIteration(5)


for i in MyIteration(5):
print iter_object.next()

运行结果：

Traceback (most recent call last):
4
3
2
1
0
  File "C:/Users/lenovo/Desktop/pythonexam/Iter_Demo.py", line 166, in <module>
    print iter_object.next()
  File "C:/Users/lenovo/Desktop/pythonexam/Iter_Demo.py", line 155, in next
    raise StopIteration
StopIteration

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实例九：（用iter()和next()方法构建一个迭代器，构建一个安全模式的迭代器）

class MyIteration(object):
    """A class for safe Iteration of mine
    """
    def __init__(self, setpool, safe=True):
        self.safe = safe
        self.len = len(setpool)
        self.arg = iter(setpool)

    def __iter__(self):
        return self

    def next(self):

        for s in range(self.len):
            try:
                if self.arg == 0:
                    break
                else:
                    return self.arg.next()
            except StopIteration:
                getattr(self, '_is_error')()
                break

    def _is_error(self):
        if not self.safe:
            raise StopIteration
        else:
            pass

l = range(5)
iter_object = MyIteration(l)


for i in range(10):
    print iter_object.next()

运行结果如下：

0
1
2
3
4
None
None
None
None
None