python生成器与迭代器的区别

内容导读

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内容图文

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

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。

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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
# <list_iterator object at 0x0000017B0D984278>
 
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 <module>
# 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():
 # 20以内的数
 fib = Fib(20)
 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。

生成器

作用：

延迟操作。也就是在需要的时候才产生结果，不是立即产生结果。

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。

分类：

第一类：生成器函数：还是使用 def 定义函数，但是，使用yield而不是return语句返回结果。yield语句一次返回一个结果，在每个结果中间，挂起函数的状态，以便下次从它离开的地方继续执行。

# 菲波那切数列
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

第二类：生成器表达式：类似于列表推导，只不过是把一对大括号[]变换为一对小括号()。但是，生成器表达式是按需产生一个生成器结果对象，要想拿到每一个元素，就需要循环遍历。

如下案例加以说明：

# 一个列表
xiaoke=[2,3,4,5]
# 生成器generator，类似于list，但是是把[]改为()
gen=(a for a in xiaoke)
for i in gen:
 print(i)
#结果是：
2
3
4
5
# 为什么要使用生成器？因为效率。
# 使用生成器表达式取代列表推导式可以同时节省 cpu 和 内存(RAM)。
# 如果你构造一个列表(list)的目的仅仅是传递给别的函数,
# 比如 传递给tuple()或者set(), 那就用生成器表达式替代吧! 
#本案例是直接把列表转化为元组
kk=tuple(a for a in xiaoke)
print(kk)
#结果是：
(2, 3, 4, 5) 
# python内置的一些函数，可以识别这是生成器表达式，外面有一对小括号，就是生成器
result1=sum(a for a in range(3))
print(result1)
# 列表推导式
result2=sum([a for a in range(3)])
print(result2)

区别：

生成器能做到迭代器能做的所有事,而且因为自动创建了 iter()和 next()方法,生成器显得特别简洁,而且生成器也是高效的，使用生成器表达式取代列表解析可以同时节省内存。除了创建和保存程序状态的自动方法,当发生器终结时,还会自动抛出 StopIteration 异常。

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内容总结

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