迭代器和生成器之间的区别是什么?举一些例子来说明你在什么时候使用每种情况会很有帮助。
当前回答
这篇文章涵盖了两者之间的许多细节差异,但想在两者之间的概念差异上添加一些东西:
[…GoF书中定义的迭代器从集合中检索项,而生成器可以“凭空”生成项。这就是为什么斐波那契序列生成器是一个常见的例子:无限级数的数字不能存储在一个集合中。
Ramalho,卢西亚诺。流利的Python(第415页)。O ' reilly媒体。Kindle版。
当然,它并没有涵盖所有的方面,但我认为它给出了一个很好的概念,当一个人是有用的。
其他回答
可迭代对象是可以(自然地)迭代的对象。然而,要做到这一点,你将需要一个类似迭代器对象的东西,是的,术语可能令人困惑。可迭代对象包括__iter__方法,该方法将返回可迭代对象的迭代器对象。
迭代器对象是一个实现迭代器协议的对象——一组规则。在这种情况下,它必须至少有这两个方法:__iter__和__next__。__next__方法是一个提供新值的函数。__iter__方法返回迭代器对象。在更复杂的对象中,可能有单独的迭代器,但在更简单的情况下,__iter__返回对象本身(通常返回self)。
一个iterable对象是一个列表对象。它不是一个迭代器,但它有一个__iter__方法,返回一个迭代器。你可以直接以things.__iter__()的形式调用这个方法,或者使用iter(things)。
如果你想遍历任何集合,你需要使用它的迭代器:
things_iterator = iter(things)
for i in things_iterator:
print(i)
然而,Python会自动使用迭代器,这就是为什么你从来没有看到上面的例子。相反,你可以这样写:
for i in things:
print(i)
自己编写迭代器可能很乏味,所以Python有一个更简单的选择:生成器函数。生成器函数不是普通的函数。不是遍历代码并返回最终结果,而是延迟代码,函数立即返回一个生成器对象。
生成器对象类似于迭代器对象,因为它实现了迭代器协议。这对于大多数目的来说已经足够好了。在其他答案中有许多生成器的例子。
简而言之,迭代器是一个对象,它允许您迭代另一个对象,无论它是一个集合还是其他一些值的来源。生成器是一个简化的迭代器,它或多或少完成相同的工作,但更容易实现。
通常情况下,如果你只需要发电机,你会选择发电机。但是,如果您正在构建一个更复杂的对象,其中包含其他特性之间的迭代,则应该使用迭代器协议。
迭代器是使用next()方法获取序列的以下值的对象。
生成器是使用yield关键字生成或生成值序列的函数。
由生成器函数(下面的ex: foo())返回的生成器对象(下面的ex: f)上的每个next()方法调用,都会生成序列中的下一个值。
当调用生成器函数时,它返回一个生成器对象,甚至不需要开始执行该函数。当第一次调用next()方法时,函数开始执行,直到到达yield语句,该语句返回yield值。收益率会跟踪发生了什么,也就是说,它会记住最后一次执行。其次,next()调用从前一个值开始。
下面的示例演示生成器对象上yield和对next方法的调用之间的相互作用。
>>> def foo():
... print("begin")
... for i in range(3):
... print("before yield", i)
... yield i
... print("after yield", i)
... print("end")
...
>>> f = foo()
>>> next(f)
begin
before yield 0 # Control is in for loop
0
>>> next(f)
after yield 0
before yield 1 # Continue for loop
1
>>> next(f)
after yield 1
before yield 2
2
>>> next(f)
after yield 2
end
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
StopIteration
对于相同的数据,你可以比较两种方法:
def myGeneratorList(n):
for i in range(n):
yield i
def myIterableList(n):
ll = n*[None]
for i in range(n):
ll[i] = i
return ll
# Same values
ll1 = myGeneratorList(10)
ll2 = myIterableList(10)
for i1, i2 in zip(ll1, ll2):
print("{} {}".format(i1, i2))
# Generator can only be read once
ll1 = myGeneratorList(10)
ll2 = myIterableList(10)
print("{} {}".format(len(list(ll1)), len(ll2)))
print("{} {}".format(len(list(ll1)), len(ll2)))
# Generator can be read several times if converted into iterable
ll1 = list(myGeneratorList(10))
ll2 = myIterableList(10)
print("{} {}".format(len(list(ll1)), len(ll2)))
print("{} {}".format(len(list(ll1)), len(ll2)))
此外,如果检查内存占用,生成器占用的内存要少得多,因为它不需要同时将所有值存储在内存中。
迭代器和生成器之间的区别是什么?举一些例子来说明你在什么时候使用每种情况会很有帮助。
总结:迭代器是具有__iter__和__next__ (Python 2中的next)方法的对象。生成器提供了一种简单的内置方法来创建iterator实例。
包含yield的函数仍然是一个函数,当调用它时,返回一个生成器对象的实例:
def a_function():
"when called, returns generator object"
yield
生成器表达式也返回一个生成器:
a_generator = (i for i in range(0))
有关更深入的阐述和示例,请继续阅读。
Generator是一个迭代器
具体来说,generator是迭代器的子类型。
>>> import collections, types
>>> issubclass(types.GeneratorType, collections.Iterator)
True
我们可以通过几种方式创建生成器。一种非常常见和简单的方法是使用函数。
具体来说,包含yield的函数是一个函数,当调用它时,返回一个生成器:
>>> def a_function():
"just a function definition with yield in it"
yield
>>> type(a_function)
<class 'function'>
>>> a_generator = a_function() # when called
>>> type(a_generator) # returns a generator
<class 'generator'>
生成器也是一个迭代器:
>>> isinstance(a_generator, collections.Iterator)
True
迭代器是可迭代对象
迭代器是可迭代对象,
>>> issubclass(collections.Iterator, collections.Iterable)
True
它需要一个返回迭代器的__iter__方法:
>>> collections.Iterable()
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#79>", line 1, in <module>
collections.Iterable()
TypeError: Can't instantiate abstract class Iterable with abstract methods __iter__
一些可迭代对象的例子是内置元组、列表、字典、集合、冻结集、字符串、字节字符串、字节数组、范围和memoryview:
>>> all(isinstance(element, collections.Iterable) for element in (
(), [], {}, set(), frozenset(), '', b'', bytearray(), range(0), memoryview(b'')))
True
迭代器需要一个next或__next__方法
在Python 2中:
>>> collections.Iterator()
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#80>", line 1, in <module>
collections.Iterator()
TypeError: Can't instantiate abstract class Iterator with abstract methods next
在Python 3中:
>>> collections.Iterator()
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: Can't instantiate abstract class Iterator with abstract methods __next__
我们可以使用iter函数从内置对象(或自定义对象)中获取迭代器:
>>> all(isinstance(iter(element), collections.Iterator) for element in (
(), [], {}, set(), frozenset(), '', b'', bytearray(), range(0), memoryview(b'')))
True
当你试图使用for循环对象时,__iter__方法会被调用。然后在迭代器对象上调用__next__方法,为循环取出每一项。迭代器在耗尽它时抛出StopIteration,此时它不能被重用。
来自文档
从内置类型文档的迭代器类型部分的生成器类型部分:
Python的生成器提供了一种实现迭代器协议的方便方法。如果容器对象的__iter__()方法被实现为生成器,它将自动返回一个迭代器对象(技术上,一个生成器对象),提供__iter__()和next() [__next__() in python3]方法。关于生成器的更多信息可以在yield表达式的文档中找到。
(强调)。
从这里我们了解到generator是一种(方便的)迭代器类型。
迭代器对象示例
您可以通过创建或扩展自己的对象来创建实现Iterator协议的对象。
class Yes(collections.Iterator):
def __init__(self, stop):
self.x = 0
self.stop = stop
def __iter__(self):
return self
def next(self):
if self.x < self.stop:
self.x += 1
return 'yes'
else:
# Iterators must raise when done, else considered broken
raise StopIteration
__next__ = next # Python 3 compatibility
但是简单地使用Generator更容易做到这一点:
def yes(stop):
for _ in range(stop):
yield 'yes'
或者更简单,生成器表达式(类似于列表推导式):
yes_expr = ('yes' for _ in range(stop))
它们都可以以同样的方式使用:
>>> stop = 4
>>> for i, y1, y2, y3 in zip(range(stop), Yes(stop), yes(stop),
('yes' for _ in range(stop))):
... print('{0}: {1} == {2} == {3}'.format(i, y1, y2, y3))
...
0: yes == yes == yes
1: yes == yes == yes
2: yes == yes == yes
3: yes == yes == yes
结论
当需要将Python对象扩展为可迭代的对象时,可以直接使用Iterator协议。
然而,在绝大多数情况下,您最适合使用yield来定义返回Generator Iterator的函数或考虑Generator expression。
最后,请注意生成器作为协程提供了更多的功能。我在回答“yield”关键字做什么?”时,深入地解释了Generators和yield语句。
所有生成器都是迭代器,反之亦然。
from typing import Iterator
from typing import Iterable
from typing import Generator
class IT:
def __init__(self):
self.n = 0
def __iter__(self):
return self
def __next__(self):
if self.n == 4:
raise StopIteration
try:
return self.n
finally:
self.n += 1
def g():
for i in range(4):
yield i
def test(it):
print(f'type(it) = {type(it)}')
print(f'isinstance(it, Generator) = {isinstance(it, Generator)}')
print(f'isinstance(it, Iterator) = {isinstance(it, Iterator)}')
print(f'isinstance(it, Iterable) = {isinstance(it, Iterable)}')
print(next(it))
print(next(it))
print(next(it))
print(next(it))
try:
print(next(it))
except StopIteration:
print('boom\n')
print(f'issubclass(Generator, Iterator) = {issubclass(Generator, Iterator)}')
print(f'issubclass(Iterator, Iterable) = {issubclass(Iterator, Iterable)}')
print()
test(IT())
test(g())
输出:
issubclass(Generator, Iterator) = True
issubclass(Iterator, Iterable) = True
type(it) = <class '__main__.IT'>
isinstance(it, Generator) = False
isinstance(it, Iterator) = True
isinstance(it, Iterable) = True
0
1
2
3
boom
type(it) = <class 'generator'>
isinstance(it, Generator) = True
isinstance(it, Iterator) = True
isinstance(it, Iterable) = True
0
1
2
3
boom
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