Python 中 Iterables 的实际工作方式

Python 中 Iterables 的实际工作方式

原文：https://medium.com/hackernoon/how-iterables-actually-work-in-python-65c36ff91c1e

Python 语言最令人印象深刻的特性之一是“for-each”循环结构的使用，自从我开始使用 Python 以来，这种循环结构一直令我敬畏。对于外行来说，这里有一个简单的 for 循环，它打印前 10 个自然数:

for num in range(1, 11):
    print(num)

我们还可以以类似的方式循环遍历原始类型，如列表、元组、字典和字符串:

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
record = ('Kshitij', 21, 'Loves Python')
details = {
        'name': 'Kshitij',
        'age': 21
       }for num in numbers:
    print(num) # 1 2 3 4 5for data in record:
    print(data) # Kshitij 21 Loves Pythonfor key, value in details.items():
    print(key, value) # age 21 name Kshitij

当一个人使用class在 Python 中实现很少的数据结构时，他感觉到了对存储在其实例中的数据进行循环的欲望。这就是迭代器协议发挥作用的地方。

示例实现

让我们假设我们的任务是实现一个标准的 52 副牌。一个示例实现可能如下所示:

这对于创建新的Deck实例并表示它很有效。然而，这个实现中的一个主要难点是缺乏迭代Deck对象的能力。

>>> from cards import Deck
>>> new_deck = Deck() # New deck instantiated
>>> print(new_deck)
... # Works great
>>> for card in new_deck:
...     print(card)TypeError: 'Deck' object is not iterable

聪明的人可以探究实例new_deck，并得出结论cards属性保存了迭代所需的数据，事实上它是一个list。有了这些知识，他可以如下破解上面的循环:

>>> for card in new_deck.cards:
...     print(card)
Card(...)
..
..

这段代码非常好用。然而，最终用户必须获得关于执行迭代的实现的内部信息。这使得我们的代码失去了数据抽象的优势，并导致实现的许多期望。

一定有更好的办法！

在 Raymond Hettinger 的热情推动下，我寻找方法来改进我的实现，以便与 Python 的for循环相结合。

很快我就找到了答案——迭代器协议。

迭代器协议

为了学习什么是协议以及如何用 Python 实现它，我们需要理解一些基本术语。

可迭代的

• 它是任何你可以用 for 循环循环的对象。
• 可重复项不总是可索引的，不总是有长度的，也不总是有限的。
• 可以将一个 iterable 传递给iter()内置函数，为它们获取一个迭代器。

迭代程序

• 迭代器只有一个任务:返回 iterable 中的“下一个”项。
• 迭代器可以传递给内置的next函数，从中获取下一项，如果没有下一项(因为我们到达了末尾)，将引发一个StopIteration异常。
• 迭代器在传递给内置的iter()时返回自身。

协议

步骤 01:iter()内置如何工作？

每当解释器需要迭代一个对象x，它会自动调用iter(x)。iter内置功能:

1. 检查对象是否实现了，__iter__方法，并调用它来获得一个迭代器。
2. 如果没有实现__iter__方法，但是实现了__getitem__方法，Python 会创建一个迭代器，尝试从索引0开始按顺序获取项目。
3. 如果失败，Python 会抛出TypeError异常，说<classname> object is not iterable。

步骤 02:如何实现协议？

我将介绍实现迭代器协议的两种方法:

方法 1:传统方式

1. 创建一个表示迭代器(比如 DeckIterator ) 的新类。
2. 在 DeckIterator 中实现以下两种方法:

__next__:返回 iterable 中的下一项。

__iter__:返回自身，即self。

3.在您想要迭代其实例的类中定义一个__iter__方法，即类 Deck。该方法应该返回 DeckIterator 的一个实例。

方法 2:务实的方式

1. 将 Deck 类中的__iter__方法实现为生成器函数。

特征

这是所有特性的列表，只要我们实现了协议，我们的对象就会神奇地支持这些特性。

1. 通过 for 循环进行迭代
2. 类似于元组的解包
3. 可用于列表理解
4. 可用于消耗 iterable 的内置函数(如min、max)。

>>> new_deck = Deck()>>> # 1\. Looping through a for loop
>>> for card in new_deck:
...     print(card) # Works great!>>> # 2\. Unpacking similarly to tuples
>>> first_card, *rest, last_card = new_deck>>> # 3\. List Comprehensions
>>> spades = [card for card in new_deck if card.suit == 'Spades']>>> # 4\. Built-in functions
>>> max_card, min_card = max(new_deck), min(new_deck)

吸取的教训:

1. Python 中的迭代器不是类型的问题，而是协议的问题，也就是说，任何实现这个协议的类都可以被迭代。
2. Python groks 迭代。

希望迭代器协议的知识能在你写 Python 的时候帮到你。为了提高对 Python 这一看似不被重视的特性的认识，我提议在 PyCon India 2017 上做一个关于这个主题的演讲。