搬砖的也能玩Python-进阶篇1

搬砖的也能玩Python——进阶篇

1-迭代器

回顾

在讲循环语句的基础篇5中提到，for循环会访问一个可迭代对象，并且遍历可迭代对象中的每一个元素，那么具体的原理是什么呢？我们的进阶篇第一篇文章，就带大家来了解一下“迭代器”的概念。

一、迭代器的相关概念

迭代器

迭代器（iterator）就是一个实现了迭代器协议的对象，这个对象包含下面两个方法：

__next__()：获取容器中的下一个对象。

__iter__()：获取迭代器对象。

每次使用__next__()方法便会得到下一个元素，当所有的元素都获取完之后，便会引发一个StopIteration异常。我们的for循环就是先调用__next__()方法来遍历每一个元素，当for循环捕获StopIteration异常之后，循环就自动停止了。

在Python中，可以用iter()方法来创建一个迭代器，我们来看一个简单的例子：

在上图的例子中，我们用iter()方法，将一个列表变成了一个装饰器，并赋值给了变量i，针对i，我们每次使用next()方法，便会依次得到迭代器中的元素。当我们3个元素都的出来之后，又一次执行了next()方法，我们来看看结果。

结果会报出StopIteration错误。

迭代器对象

在Python中，对于实现了__next__()方法的对象，同时__iter__()方法返回对象本身，我们称之为迭代器对象。

可迭代对象

在Python中，对于实现了__iter__()方法的对象，我们称之为可迭代对象，可迭代对象中的__iter__()方法，返回了一个迭代器对象。

接下来，我们一步一步的了解迭代器对象和可迭代对象。

二、迭代器对象

想要自定义一个迭代器，只需要编写一个具有__next__()方法的类，并且__iter__()方法返回迭代器实例即可。我们来看下面这个例子：

在上图的例子中，我们定义了一个列表迭代器的类ListIterator，并且实现了__iter__()方法和__next__()方法，__iter__()方法返回了迭代器本身(self)，__next__()方法我们先判断当前的索引是否超过了列表的长度，如果没有超过，就把列表当前索引的值输出，如果超过列表长度，就抛出StopIteration异常，这样就会使for循环结束。我们来看一下如何使用这个迭代器：

我们定义了一个实例nba，传进去了一个列表，在使用for循环的时候，我们写了一个pass语句，就是单纯把nba这个实例遍历一遍，并不执行任何的操作，我们来看一下结果是怎么样的。

从结果中我们看出，执行for循环时，先寻找并执行__iter__()方法，由于存在__iter__()方法，所以我们的nba实例是可迭代的，接下来for循环会自动调用__next__()方法，执行我们__next__()方法下的内容，直到最后一次执行时，捕获到了StopIteration异常，for循环结束。

其实我们还可以用while循环，来模拟一下for循环的实现过程：

从上图中看到，我们把while循环写成一个无限循环，每次都去调用__next__()，知道捕获到StopI异常，通过break结束循环，这样也能实现for循环的效果。我们来看一下结果。

跟for循环的结果相比，我们只是没有执行__iter__()方法，for循环会先来寻找__iter__()方法，来判断是否是可迭代的，只有可迭代的，for循环才会继续执行。

思考

针对上面的nba实例，如果我们连续使用两次for循环遍历，会有什么样的结果呢？

解析

我们来看一下下图的执行情况及结果。

从上图中的结果看出，执行第一遍for循环时，结果是正常的，执行第二时，直接就捕获了StopIteration异常，也就是没有找到nba中的元素。这是为什么呢？

原因就是，同一个迭代器对象不能多次迭代，迭代器只能向后移动，不能回到开始。

有什么办法可以解决呢？这就需要可迭代对象的帮忙啦！

三、可迭代对象

我们来具体看一下如何解决上面那个重复for循环的问题：

从上图中看到，我们在原有的ListIterator的基础上，又定义了一个新的类ListIterable，这个类除了初始化一个列表之外，只有__iter__()方法，并没有__next__()方法，并且__iter__()返回的是我们ListIterator的一个实例，也就是返回了一个迭代器对象。那么我们的ListIterable就是一个可迭代对象。

这样我们实例化一个可迭代对象，连续使用for循环，来看一下结果。

从上图中，我们看到这两次for循环都能遍历出nba中的元素，实现了多次迭代。

解析

其实这并不是多次迭代，只是在我们每次使用for循环时，都是找到的ListIterable中的__iter__()方法，而__iter__()方法会返回一个迭代器对象。所以这相当于我们每次都生成了一个新的迭代器对象ListIterator对象，这两个for循环对应的ListIterator并不是同一个，所以才能都遍历出来。

四、关于迭代器中的下一个元素

在迭代器中，我们要注意一个问题，就是迭代器只是记录了当前达到序列中的第几个元素，当我们的序列发生动态变化时，我们的结果也是实时更新的，来看下面这个例子。

从上图中看到，我们先定义了一个列表，通过for循环来遍历这个列表，输出当前的值之后，删除当前的值。我们来看一下结果。

为什么会这样呢？我们来逐次循环看一下：

第一次循环开始时，我们的列表为["火箭", "马刺", "独行侠", "灰熊", "鹈鹕"]，此时我们索引为0，得到的值也就是"火箭"，紧接着把"火箭"移除，列表发生动态变化，变成了["马刺", "独行侠", "灰熊", "鹈鹕"]，此时的索引依旧为0，这个时候索引为0的值已经变成了"马刺"，但此时第一次循环已经结束了，所以没有任何结果输出；

第二次循环开始时，列表为["马刺", "独行侠", "灰熊", "鹈鹕"]，此时我们索引变成了1，在这个发生了变化的列表中，索引为1的值是"独行侠"，所以我们得到的值就是"独行侠"，紧接着把"独行侠"移除，列表发生动态变化，变成了["马刺", "灰熊", "鹈鹕"]，索引为1的值变成了"灰熊"，此时第二次循环也结束了；

第三次循环开始时，列表为["马刺", "灰熊", "鹈鹕"]，此时索引变成了2，在这个新的列表中，索引为2的值是"鹈鹕"，所以我们得到的值就是"鹈鹕"，紧接着把"鹈鹕"移除，列表发生动态变化，变成了["马刺", "灰熊"]，第三次循环结束；

第四次循环，索引变为3，超过了列表的长度，会捕获到StopIteration异常，循环结束。最后输出此时的列表，得到我们上图中的结果。

To Be Continued

第一次尝试写更复杂、更难懂的内容，希望通过文章中的实例大家可以理解迭代器，下次进阶篇我们将了解一个特殊的迭代器——生成器，大家敬请期待。

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