迭代器_iter_和生成器yield

一、迭代器

定义：

对于list、string、tuple、dict等这些容器对象,使用for循环遍历是很方便的。在后台for语句对容器对象调用iter()函数。iter()是python内置函数。 
iter()函数会返回一个定义了next()方法的迭代器对象，它在容器中逐个访问容器内的元素。next()也是python内置函数。在没有后续元素时，next()会抛出一个StopIteration异常，通知for语句循环结束。

迭代器是用来帮助我们记录每次迭代访问到的位置，当我们对迭代器使用next()函数的时候，迭代器会向我们返回它所记录位置的下一个位置的数据。实际上，在使用next()函数的时候，调用的就是迭代器对象的_next_方法（Python3中是对象的_next_方法，Python2中是对象的next()方法）。所以，我们要想构造一个迭代器，就要实现它的_next_方法。

但这还不够，python要求迭代器本身也是可迭代的，所以我们还要为迭代器实现_iter_方法，而_iter_方法要返回一个迭代器，迭代器自身正是一个迭代器，所以迭代器的_iter_方法返回自身self即可。

一些术语的解释：

1，迭代器协议：对象需要提供next()方法，它要么返回迭代中的下一项，要么就引起一个StopIteration异常，以终止迭代

2，可迭代对象：实现了迭代器协议对象。list、tuple、dict都是Iterable（可迭代对象），但不是Iterator（迭代器对象）。但可以使用内建函数iter()，把这些都变成Iterable（可迭代器对象）。

3，for item in Iterable 循环的本质就是先通过iter()函数获取可迭代对象Iterable的迭代器，然后对获取到的迭代器不断调用next()方法来获取下一个值并将其赋值给item，当遇到StopIteration的异常后循环结束

Python自带容器对象案例：

# 随便定义一个list
listArray=[1,2,3]
# 使用iter()函数
iterName=iter(listArray)
print(iterName)
# 结果如下：是一个列表list的迭代器
# 

print(next(iterName))
print(next(iterName))
print(next(iterName))
print(next(iterName))#没有迭代到下一个元素，直接抛出异常
# 1
# 2
# 3
# Traceback (most recent call last):
#   File "Test07.py", line 32, in 
# StopIteration！

Python中一个实现了_iter_方法和_next_方法的类对象，就是迭代器，如下案例是计算菲波那切数列的案例

class Fib(object):
    def __init__(self, max):
        super(Fib, self).__init__()
        self.max = max
    def __iter__(self):
        self.a = 0
        self.b = 1
        return self
    def __next__(self):
        fib = self.a
        if fib > self.max:
            raise StopIteration
        self.a, self.b = self.b, self.a + self.b
        return fib
# 定义一个main函数，循环遍历每一个菲波那切数
def main():
    # 100以内的数
    fib = Fib(100)
    for i in fib:
        print(i)
# 测试
if __name__ == '__main__':
    main()

解释说明：

在本类的实现中，定义了一个_iter_(self)方法，这个方法是在for循环遍历时被iter()调用，返回一个迭代器。因为在遍历的时候，是直接调用的python内置函数iter()，由iter()通过调用_iter_(self)获得对象的迭代器。有了迭代器，就可以逐个遍历元素了。而逐个遍历的时候，也是使用内置的next(）函数通过调用对象的_next_(self)方法对迭代器对象进行遍历。所以要实现_iter_(self)和_next_(self)这两个方法。

而且因为实现了_next_(self)方法，所以在实现_iter_(self)的时候，直接返回self就可以。

总结一句话就是： 
在循环遍历自定义容器对象时,会使用python内置函数iter()调用遍历对象的_iter_(self)获得一个迭代器,之后再循环对这个迭代器使用next()调用迭代器对象的_next_(self)。

注意点：_iter_(self)只会被调用一次,而_next_(self)会被调用 n 次，直到出现StopIteration异常。

class Fib(object):
    def __init__(self):
        self.a, self.b = 0, 1 # 初始化两个计数器a，b
    def __iter__(self):
        return self # 实例本身就是迭代对象，故返回自己
    def __next__(self):
        self.a, self.b = self.b, self.a + self.b # 计算下一个值
        if self.a > 100000: # 退出循环的条件
            raise StopIteration();
        return self.a # 返回下一个值

IJCNLP的例子：

注意：这个例子中没有__next(self)__，而是使用了yield.

这样产生的是一个生成器。所以更像下面谈到的生成器的用法。

iter(a)其实产生的for line in self.num_list:
                                  yield line       这部分代码，相当于一个函数了

class FlashcardSentences(object):
    def __init__(self, num_list):
        self.num_list = num_list
    def __iter__(self):
        for line in self.num_list:
            yield line
            
a=FlashcardSentences([3,2,3,4,5])
'''注意：这是生成器对象'''
print(iter(a))
#
for i in a:
    print(i)
//
class FlashcardSentences(object):
    def __init__(self, filename):
        self.filename = filename
    def __iter__(self):
        for line in open(self.filename, "rb"):
            line = line.strip()
            line = line.decode("utf8").encode("ascii", "ignore")
            _, question, answer = line.split("\t")
            qwords = nltk.word_tokenize(question)
            awords = nltk.word_tokenize(answer)
            yield qwords + awords

 

二、生成器

作用：

迭代器是一个对象，而生成器是一个函数，迭代器和生成器是python中两个非常强大的特性，编写程序时你可以不使用生成器达到同样的效果，但是生成器让你的程序更加pythonic。

创建生成器只要在函数中加入yield语句即可。函数中每次使用yield产生一个值，函数就返回该值，然后停止执行，等待被激活，被激活后继续在原来的位置执行。

也就是：每到yield执行完就暂停。

下边的例子实现了同样的功能： 

注意事项：

生成器是只能遍历一次的。

生成器是一类特殊的迭代器。

例子：

#!/usr/bin/env python
#coding=utf-8
def fib():
    a,b = 0,1
    while 1:
        a,b = b,a+b
        yield a
for f in fib():
    if f < 10000:
        print f
    else:
        break

注意下面的例子：

f=Fib(10)会产生一个生成器，这里不需要使用iter()函数。 

def Fib(max):
    n, a, b = 0, 0, 1
    while n < max:
        yield b
        a, b = b, a + b
        n = n + 1
    return '亲！没有数据了...'
# 调用方法，生成出10个数来
f=Fib(10)
# 使用一个循环捕获最后return 返回的值，保存在异常StopIteration的value中
while  True:
    try:
        x=next(f)
        print("f:",x)
    except StopIteration as e:
        print("生成器最后的返回值是：",e.value)
        break

def createGenerator():
    mylist = range(3)
    for i in mylist:
        yield i*i

mygenerator = createGenerator() # 创建生成器
print(mygenerator) # mygenerator is an object!
#
for i in mygenerator:
    print(i)

在CNN情感分析中的例子：

def batch_iter(data, batch_size, num_epochs):
    """
    Generates a batch iterator for a dataset.
    """
    data = np.array(data)
    data_size = len(data)
    num_batches_per_epoch = int(len(data)/batch_size) + 1
    for epoch in range(num_epochs):
        # Shuffle the data at each epoch
        shuffle_indices = np.random.permutation(np.arange(data_size))
        shuffled_data = data[shuffle_indices]
        for batch_num in range(num_batches_per_epoch): #batch_num表示第几批
            start_index = batch_num * batch_size
            end_index = min((batch_num + 1) * batch_size, data_size)
            yield shuffled_data[start_index:end_index]