迭代器

info

迭代器协议是 Python 中的核心概念之一。它定义了对象如何支持迭代操作，使得 for 循环、列表推导式等语法成为可能。迭代器提供了一种惰性求值的方式，节省内存并提高效率。

# 迭代器使得这些操作成为可能
for item in [1, 2, 3]:
    print(item)

# 列表推导式也依赖于迭代器
squares = [x**2 for x in range(10)]

PEP 234 – 迭代器

迭代器是一个可以记住遍历位置的对象。迭代器对象从集合的第一个元素开始访问，直到所有元素被访问完结束。

迭代器的特点：

单向性：只能往前不会后退
惰性求值：按需生成数据，节省内存
一次性：耗尽后不能重用，需要重新创建
协议支持：实现了 __iter__() 和 __next__() 方法

# 字符串、列表、元组都是可迭代对象，可用于创建迭代器
lists = [1, 2, 3, 4]
it = iter(lists)    # 创建迭代器对象

print(next(it))  # 1 - 输出迭代器的下一个元素
print(next(it))  # 2 - 再输出下一个元素
print(next(it))  # 3
print(next(it))  # 4

# 耗尽后会抛出 StopIteration 异常
try:
    print(next(it))
except StopIteration:
    print("迭代器已耗尽")

tip

for 循环会自动处理 StopIteration 异常，所以我们不需要手动捕获：

lists = [1, 2, 3]
for item in lists:  # for 循环内部调用 iter() 和 next()
    print(item)

tip

实际开发中，生成器（generator）通常比自定义迭代器类更简洁。生成器使用 yield 关键字。

def countdown(start):
    while start > 0:
        yield start
        start -= 1

for num in countdown(5):
    print(num)  # 5, 4, 3, 2, 1

内置函数

Python 提供了多个处理迭代器的内置函数，这些函数让迭代操作更加便捷和强大。

iter 函数

iter() 函数用于从可迭代对象创建迭代器，或创建一个调用函数直到返回哨兵值的迭代器。

函数签名：

iter(iterable) -> iterator
iter(callable, sentinel) -> iterator

# 基本用法：从可迭代对象创建迭代器
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
it = iter(numbers)
print(next(it))  # 1
print(next(it))  # 2

# 高级用法：使用哨兵值
# 读取文件直到空行
with open('data.txt') as f:
    for line in iter(f.readline, '\n'):
        print(line.strip())

next 函数

next() 函数用于从迭代器获取下一个元素。

函数签名： next(iterator, default=None) -> value

# 基本用法
numbers = iter([1, 2, 3])
print(next(numbers))  # 1
print(next(numbers))  # 2
print(next(numbers))  # 3

# 使用默认值避免 StopIteration 异常
print(next(numbers, 'No more items'))  # No more items

# 不使用默认值会抛出异常
try:
    numbers2 = iter([1, 2])
    next(numbers2)
    next(numbers2)
    next(numbers2)  # 抛出 StopIteration
except StopIteration:
    print("迭代器已耗尽")

enumerate 函数

enumerate() 函数为可迭代对象添加计数器，返回一个枚举对象（也是迭代器）。

函数签名： enumerate(iterable, start=0) -> iterator

# 基本用法：同时获取索引和值
fruits = ['apple', 'banana', 'cherry']
for i, fruit in enumerate(fruits):
    print(f"{i}: {fruit}")
# 0: apple
# 1: banana
# 2: cherry

# 指定起始索引
for i, fruit in enumerate(fruits, start=1):
    print(f"{i}. {fruit}")
# 1. apple
# 2. banana
# 3. cherry

# enumerate 返回的是迭代器
enum_obj = enumerate(fruits)
print(type(enum_obj))  # <class 'enumerate'>
print(next(enum_obj))  # (0, 'apple')
print(next(enum_obj))  # (1, 'banana')

# 验证 enumerate 对象是迭代器
print({'__iter__', '__next__'} <= set(dir(enum_obj)))  # True

# 实际应用：查找元素位置
numbers = [10, 20, 30, 40, 50]
target = 30
for i, num in enumerate(numbers):
    if num == target:
        print(f"找到 {target} 在索引 {i}")
        break

迭代器​

内置函数​

iter 函数​

next 函数​

enumerate 函数​

迭代器

内置函数

iter 函数

next 函数

enumerate 函数