Python之容器、叠代器、生成器
1.容器、可叠代對象、叠代器、生成器概念
1. 容器:存儲許多元素的數據結構。通常存儲在內存（叠代器、生成器是特例）可以使用in來判斷某個元素是否在存在的對象都是容器
舉個例子：容器就像一個箱子，裏面可以存放許多東西，我可以往這個箱子存取東西，可以判斷這個箱子是否有某樣東西
2.可叠代對象：可以使用iter()變成叠代器的對象都是可叠代對象,大部分容器都是可叠代對象(str,set,list,tuple,打開狀態的files，sockets等等）
3.叠代器：它是一個帶狀態的對象，保存當前記錄狀態，當使用next()函數調用時，可以返回容器的下一個值。如果容器中沒有更多元素了，則拋出StopIteration異常.
任何實現了__iter__() and next()方法的對象都是叠代器，__iter__返回叠代器自身，__next__對象返回下一個值。生成器是另一種形態的叠代器
叠代器就是實現了工廠模式的對象，它在你每次你詢問要下一個值的時候給你返回。比如itertools函數返回的都是叠代器對象。
4.生成器：使用yield關鍵字，python都會把這個函數視為一個生成器.它返回了一個可叠代的對象，可以使用next()訪問它裏面的值了
5.如何使用叠代器呢？
1.方式是使用for 。。 in 。語法糖結構來遍歷叠代器。
for默認的會調用__iter__返回一個叠代對象，然後調用next()方法調用叠代對象的__next__方法獲取下一個值。
如果最後沒有值了，叠代器會拋出一個異常，for會捕捉處理這個異常，退出循環.
2.先獲取叠代器對象，如使用it = iter(list)方法，在調用next(it)獲取下一個值。最後沒值了會拋出異常(StopIteration)
下面一張圖來說明他們之間的關系
2.具體實例來演示上面的內容
以斐波那契數列來舉例
1.普通的函數實現
# 普通函數斐波那契數列 def fib1(n): pre, cur = 0, 1 i = 0 while i < n: print(cur, end=‘ ‘) pre, cur = cur, cur + pre i += 1 調用： fib1(10) 輸出：1 1 2 3 5 8 13 21 34 55
2.普通的函數實現改進
# 普通函數斐波那契數列改進
def fib1(n):
result = []
pre, cur = 0, 1
i = 0
while i < n:
result.append(cur)
pre, cur = cur, cur + pre
i += 1
return result
調用：lst = fib1(10)
print(lst)
輸出：[1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55]3.自定義一個可叠代的類來實現斐波那契數列
class Fib:
def __init__(self, stop):
self.stop = stop
self.pre = 0
self.cur = 1
self.start = 0
print(‘init finish‘)
def __iter__(self):
print(‘return iter‘)
return self
def __next__(self):
print(‘return next value‘)
if self.start < self.stop:
self.start += 1
x = self.cur
self.pre, self.cur = self.cur, self.cur + self.pre
return x
else:
raise StopIteration()
初始化類，得到一個類實例對象f,可以看到"init finish"打印出來了
In [1]: f = Fib(10)
Out[1]:init finish
我們知道一個可叠代對象可以通過iter()函數轉換成一個叠代器，
從下面的調用我們可以看出，當我們使用iter()函數時，它默認去調用函數的__iter__()函數，返回叠代對象
In [2]: it = iter(f)
Out[2]:return iter
當我們獲取了叠代對象，我們調用next()函數來獲取我們想要的值，
那麽next()有做了哪些動作呢
1.它調用類中的__next__()方法
2.我們__next__()方法，返回當前值，並保存當前值記錄狀態和算出下一次調用要返回的值
In [3]: next(it)
Out[30]:return next value
Out[30]: 1
In [3]: next(it)
Out[30]:return next value
Out[30]: 2
如果一直執行next()，它會一直返回值，直到拋出StopIteration()異常
4.使用生成器
使用生成器，我們有兩種形式：
1.創建生成器函數，使用yield關鍵字
2.使用生成器表達式4.1創建生成器函數
# 使用yield實現斐波那契數列
def fib(n):
pre, cur = 0, 1
i = 0
while i < n:
print(‘call this‘)
yield cur
pre, cur = cur, pre + cur
i += 1
print(‘here‘)
從下面的執行結果我們可以看出，使用關鍵字yield後，調用fib(10)它的返回值是一個生成器
In [33]: f = fib(10)
In [34]: type(f)
Out[34]: generator
從上面圖我們知道generator is iterator,我們可以使用next()函數獲取值,可以看出我們沒執行一次next(),
好像我們的程序就在yield返回cur,然後停到這不執行，直到下次調用next()函數又繼續往下走，不停重復這個過程
In [1]: next(f)
call this
Out[1]: 1
In [2]: next(f)
here
call this
Out[2]: 2
In [3]: next(f)
here
call this
Out[3]: 3
4.2生成器表達式實現斐波那契數列
# 從下面我們可以看出，使用()後a是一個generator類型
In [1]: a = ( x for x in fib3(10))
In [2]: type(a)
Out[2]: generator
In [3]: next(a)
call this
Out[3]: 1
In [4]: next(a)
here
call this
Out[4]: 1
In [5]: next(a)
here
call this
Out[5]: 2
5.對於可叠代對象遍歷，我們一定會想到for循環
下面具體解釋下for循環：
1.for循環的一般格式如下：
for iter_var in iterable:
suite_to_repeat
從上面可以看出，只要是可叠代對象都可以使用
它的裏面到底做了些什麽呢？舉個例子吧，我們看看for循環它到底做了哪些工作
class Fib:
def __init__(self, stop):
self.stop = stop
self.pre = 0
self.cur = 1
self.start = 0
print(‘init finish‘)
def __iter__(self):
print(‘return iter‘)
return self
def __next__(self):
print(‘return next value‘)
if self.start < self.stop:
self.start += 1
x = self.cur
self.pre, self.cur = self.cur, self.cur + self.pre
return x
else:
raise StopIteration()
對一個可叠代對象進行叠代操作
def fortest():
for x in Fib(4):
print(x)
fortest()
import dis
dis.dis(fortest)
打印以下信息：
init finish
return iter
return next value
1
return next value
1
return next value
2
return next value
3
反編譯結果
108 0 SETUP_LOOP 24 (to 26)
2 LOAD_GLOBAL 0 (Fib)
4 LOAD_CONST 1 (4)
6 CALL_FUNCTION 1
8 GET_ITER
>> 10 FOR_ITER 12 (to 24)
12 STORE_FAST 0 (x)
109 14 LOAD_GLOBAL 1 (print)
16 LOAD_FAST 0 (x)
18 CALL_FUNCTION 1
20 POP_TOP
22 JUMP_ABSOLUTE 10
>> 24 POP_BLOCK
>> 26 LOAD_CONST 0 (None)
28 RETURN_VALUE
可以看出在for內部有兩個很重要的指令GET_ITER,FOR_ITER，
GET_ITER相當於調用iter(Fib(4),返回對象叠代器it
FOR_ITER相當於調用next(it),調用類內部的__next()__()方法獲取值，一直循環這個過程，直到遇到拋出的StopIteration()異常Python之容器、叠代器、生成器