3.4 迭代器

我们已经知道，可以直接作用于for循环的数据类型有以下几种：

一类是集合数据类型，如list、tuple、dict、set、str等；

一类是generator，包括生成器和带yield的generator function。

这些可以直接作用于for循环的对象统称为可迭代对象：Iterable。

可以使用isinstance()判断一个对象是否是Iterable对象：

>>> from collections.abc import Iterable
>>> isinstance([], Iterable)
True
>>> isinstance({}, Iterable)
True
>>> isinstance('abc', Iterable)
True
>>> isinstance((x for x in range(10)), Iterable)
True
>>> isinstance(100, Iterable)
False

而生成器不但可以作用于for循环，还可以被next()函数不断调用并返回下一个值，直到最后抛出StopIteration错误表示无法继续返回下一个值了。

可以被next()函数调用并不断返回下一个值的对象称为迭代器：Iterator。

可以使用isinstance()判断一个对象是否是Iterator对象：

>>> from collections.abc import Iterator
>>> isinstance((x for x in range(10)), Iterator)
True
>>> isinstance([], Iterator)
False
>>> isinstance({}, Iterator)
False
>>> isinstance('abc', Iterator)
False

生成器都是Iterator对象，但list、dict、str虽然是Iterable，却不是Iterator。

把list、dict、str等Iterable变成Iterator可以使用iter()函数：

>>> isinstance(iter([]), Iterator)
True
>>> isinstance(iter('abc'), Iterator)
True

你可能会问，为什么list、dict、str等数据类型不是Iterator？

这是因为Python的Iterator对象表示的是一个数据流，Iterator对象可以被next()函数调用并不断返回下一个数据，直到没有数据时抛出StopIteration错误。可以把这个数据流看做是一个有序序列，但我们却不能提前知道序列的长度，只能不断通过next()函数实现按需计算下一个数据，所以Iterator的计算是惰性的，只有在需要返回下一个数据时它才会计算。

Iterator甚至可以表示一个无限大的数据流，例如全体自然数。而使用list是永远不可能存储全体自然数的。

小结

凡是可作用于for循环的对象都是Iterable类型；

凡是可作用于next()函数的对象都是Iterator类型，它们表示一个惰性计算的序列；

集合数据类型如list、dict、str等是Iterable但不是Iterator，不过可以通过iter()函数获得一个Iterator对象。

Python的for循环本质上就是通过不断调用next()函数实现的，例如：

for x in [1, 2, 3, 4, 5]:
    pass

实际上完全等价于：

# 首先获得Iterator对象:
it = iter([1, 2, 3, 4, 5])
# 循环:
while True:
    try:
        # 获得下一个值:
        x = next(it)
    except StopIteration:
        # 遇到StopIteration就退出循环
        break

迭代器

• 特殊的对象，一定是可迭代对象，具备可迭代对象的特征
• 通过 iter 方法把一个可迭代对象封装成迭代器
• 通过 next 方法，迭代 迭代器对象
• 生成器对象，就是迭代器对象。但是迭代器对象未必是生成器对象

可迭代对象

• 能够通过迭代一次次返回不同的元素的对象
  • 所谓相同，不是指值是否相同，而是元素在容器中是否是同一个，例如列表中值可以重复的，['a', 'a']，虽然这个列表有2个元素，值一样，但是两个'a'是不同的元素
• 可以迭代，但是未必有序，未必可索引
• 可迭代对象有：list、tuple、string、bytes、bytearray、range、set、dict、生成器、迭代器等
• 可以使用成员操作符in、not in
  • 对于线性数据结构，in本质上是在遍历对象，时间复杂度为O(n)

lst = [1, 3, 5, 7, 9]
it = iter(lst) # 返回一个迭代器对象
print(next(it)) # 1
print(next(it)) # 3
for i, x in enumerate(it, 2):
    print(i, x)
#2 5
#3 7
#4 9

# print(next(it)) # StopIteration
print()

for x in reversed(lst):
    print(x) # 9 7 5 3 1