Python基础：迭代器（Iterators）详解

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什么是迭代器？

迭代器是一个可以记住遍历的位置的对象。迭代器对象从集合的第一个元素开始访问，直到所有的元素被访问完结束。迭代器只能往前不会后退。

1. 迭代对象

Python中使用迭代器的地方很多，大多数的容器对象都是可迭代对象，如列表、元组、字典、字符串等，均可以使用for语句进行迭代循环，如

for element in [1,2,3]:
    print(element)
for element in ('a','b','c'):
    print(element)
for key in {'one':1,'two':2}:
    print(key)
for char in 'abc':
    print(char)
for line in open('test.txt',encoding='utf-8'):
    print(line,end=' ')

这种访问风格清晰、简洁又方便。
迭代器的使用非常普遍并使得 Python 成为一个统一的整体。在幕后，for语句会在容器对象上调用iter()。
该函数返回一个定义了__next__() 方法的迭代器对象，此方法将逐一访问容器中的元素。当元素用尽时，__next__() 将引发 StopIteration 异常来通知终止for 循环。可以使用next() 内置函数来调用 __next__() 方法。

2. 使用 next（）方法

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字符‘abc’可以正常使用next()三次，当迭代次数超过了字符串中的元素个数，就会抛出StopIteration异常。

3. 其他迭代器示例

# 使用内置的 iter() 和 next() 函数
my_list = [1, 2, 3, 4, 5]
my_iterator = iter(my_list)

# 逐个输出列表中的元素
print(next(my_iterator))  # 输出 1
print(next(my_iterator))  # 输出 2

# 使用生成器函数创建迭代器
def square_generator(n):
    for i in range(n):
        yield i ** 2

squares = square_generator(5)
for square in squares:
    print(square)

# 使用 enumerate() 构建迭代器获取元素和索引
my_list = ['apple', 'banana', 'orange']

for index, value in enumerate(my_list):
    print(f"Index: {index}, Value: {value}")

# 使用 zip() 合并多个可迭代对象
names = ['Alice', 'Bob', 'Charlie']
ages = [25, 30, 35]

for name, age in zip(names, ages):
    print(f"Name: {name}, Age: {age}")

4. 自定义迭代器

4.1 自定义iter()和next()

定义一个方法返回一个带有方法的对象。如果类定义，然后可以返回：__next__()、__iter__()、self

class Reverse:
    """Iterator for looping over a sequence backwards."""
    def __init__(self, data):
        self.data = data
        self.index = len(data)

    def __iter__(self):
        return self

    def __next__(self):
        if self.index == 0:
            raise StopIteration
        self.index = self.index - 1
        return self.data[self.index]

rev = Reverse('spam')
iter(rev)

for char in rev:
    print(char)

4.2 自定义迭代器中实现斐波那契数列

class Fibonacci:
    def __init__(self, limit):
        self.limit = limit
        self.a, self.b = 0, 1

    def __iter__(self):
        return self

    def __next__(self):
        if self.a <= self.limit:
            result = self.a
            self.a, self.b = self.b, self.a + self.b
            return result
        else:
            raise StopIteration

fib_iter = Fibonacci(20)
for num in fib_iter:
    print(num)