Python中的迭代器与生成器

• 在Python中，迭代器（Iterator）和生成器（Generator）是两种用于处理可迭代对象的重要工具。而可迭代对象包括列表，元组，字典，字符串等。
• 迭代器和生成器只能迭代一次，通常用于处理大型数据集，因为它们不会一次性加载所有数据到内存中，而是根据需要逐个生成值。

列表是迭代器吗？
在 Python 中，列表（List）是可迭代对象（Iterable），但并不是迭代器（Iterator）。但可以使用内置函数 iter() 将列表转换为迭代器。转换后的迭代器可以使用 next() 函数来逐个获取元素。

1、迭代器

• 迭代器是一种对象，它可以被迭代/遍历并返回可迭代对象中的元素。
• 迭代器对象从第一个元素开始访问，直到所有的元素被访问完结束。迭代器只能往前不会后退。
• 类是通过__iter__和__next__两个方法实现的：__ iter __() 方法返回迭代器对象本身，而 __ next () 方法返回序列中的下一个元素。当没有更多的元素可返回时， next __() 方法会引发 StopIteration 异常。创建迭代器对象后，就可以通过for循环或者next()来进行迭代/遍历。

class MyIterator:
    def __init__(self, data):
        self.data = data
        self.index = 0

    def __iter__(self):
        return self

    def __next__(self):
        if self.index >= len(self.data):
            raise StopIteration
        element = self.data[self.index]
        self.index += 1
        return element

my_list = [1, 2, 3, 4, 5]
my_iterator = MyIterator(my_list)

for element in my_iterator:
    print(element)

• 对于可迭代对象来说，可以使用iter()方法创建迭代器，再使用for循环或者next()方法遍历元素。

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

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

2、生成器

• 生成器是一种用于创建迭代器的特殊函数。生成器内部使用 yield 关键字来产生一个值，而不是一次性产生所有值。这样做的潜在优点是可以节省大量的内存。
• 创建生成器后可以用于迭代：每次调用生成器进行迭代时（依然可以使用for循环或者next方法），它会暂停执行并将 yield 后面的表达式作为当前迭代的值返回。下次调用时，它会从暂停的地方恢复执行。

def countdown(n):
    while n > 0:
        yield n
        n -= 1
 
# 创建生成器对象
generator = countdown(5)
 
# 通过迭代生成器获取值
print(next(generator))  # 输出: 5
print(next(generator))  # 输出: 4
print(next(generator))  # 输出: 3
 
# 使用 for 循环迭代生成器
for value in generator:
    print(value)  # 输出: 2 1

3、列表推导式和生成器表达式

• 列表推导式和生成器表达式都是 Python 中用于创建新的可迭代对象的快捷方式。
• 列表推导式使用方括号 [ ]，并且可以包含一个或多个循环、条件语句以及表达式，可以在单行中根据已有的可迭代对象（如列表、元组等）生成一个新的列表。

squares = [x**2 for x in range(1, 6)]
print(squares)
# [1, 4, 9, 16, 25]

• 生成器表达式与列表推导式的语法类似，但使用圆括号 ( ) 而不是方括号 [ ]。它返回一个生成器对象，可以逐个生成值，而不是创建完整的列表。这样可以节省内存，特别是当处理大量数据时。

squares = (x**2 for x in range(1, 6))
print(squares)

for square in squares:
    print(square)
''
<generator object <genexpr> at 0x000001234567890>
1
4
9
16
25
''

4、enumerate()

• enumerate() 是 Python 内置函数之一，它用于同时遍历序列（如列表、元组等）的索引和对应的元素。
• enumerate() 函数接受一个可迭代对象作为参数，并返回一个包含索引和元素组成的迭代器。

my_list = ['a', 'b', 'c']

for index, element in enumerate(my_list, start=1):
    print(index, element)
''
1, b
2, c
''