稳扎稳打学Python之容器 可迭代对象 迭代器 生成

编辑: admin 分类: python 发布时间: 2022-02-22 来源:互联网
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  • 一、容器
    • 1.什么是容器?
  • 二、可迭代对象
    • 1.什么是可迭代对象?
  • 三、迭代器
    • 四、序列
      • 五、列表推导式
        • 六、生成器
          • 1.生成器的第一种创建方法:生成器表达式
          • 2.生成器的第二种创建方法:yield
        • 七、小结

          在这里插入图片描述

          今天就来给大家讲讲Python中的容器、可迭代对象、迭代器和生成器这些难理解的概念,让你的Python基础更上一层楼!

          一、容器

          1.什么是容器?

          在Python中,容器是把多种元素组织在一起的数据结构,容器中的元素就可以逐个迭代获取。说白了,它的作用就像它的名字一样:用来存放东西(数据)。

          容器实际上是不存在的,它并不是一种数据类型,只是人为的一种概念,只是为了方便学习所创造的一个概念词,它可以用成员关系操作符(in或not in)来判断对象是否在容器里面。

          当然了,它不是我创造的,我没有那么大本事哈,是官方创造的好吧,你也不用担心我是在教你一些奇奇怪怪的名词,说出去别人都听不懂…python中都是这么叫的。

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          常见的容器类型有列表(list)、元组(tuple)、字符串(str)、字典(dict)以及集合(set )。

          既然容器里面的数据是可以迭代获取的,那么我们又得来学一个新概念:可迭代对象。

          二、可迭代对象

          1.什么是可迭代对象?

          在python中,可迭代对象并不是指某种具体的数据类型,它是指存储了元素的一个容器对象。

          也就是说,如果容器里面没有存储数据,那它就不是可迭代对象,并不是所有的容器都是可迭代对象,容器包含但并不仅限于可迭代对象。

          注意两个点:

          • 1.很多容器都是可迭代对象(容器包含了可迭代对象)。
          • 2.一个可迭代对象是不能独立的进行迭代的,迭代是通过for来完成的,凡是可迭代对象都可以直接使用for循环进行访问。

          for循环大家应该不陌生吧?有没有想过,for循环内部是怎么实现的?比如说这个for循环的例子,为什么能输出列表里的每一个元素?它的内部是怎么实现的?

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          其实for循环做了两件事情:

          • 1.使用 __iter__() 返回1个迭代器,迭代器在下面会讲,这里先知道有这么个东西。
          • 2.使用 __next__() 获取迭代器中的每一个元素。

          那么我们不用for循环来输出列表里的每一个元素,

          l = [1,2,3,4]
          # for i in l:
          #     print(i)
          ite =l.__iter__() #接收一下ietr()干了什么
          print(ite)  #打印
          print(ite.__next__())    #for循环干第2件事情的时候做的第1步
          print(ite.__next__())    #for循环干第2件事情的时候做的第2步
          print(ite.__next__())    #for循环干第2件事情的时候做的第3步
          print(ite.__next__())    #for循环干第2件事情的时候做的第4步
          

          输出结果:

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          可以看出来,如果我们去掉哪行打印ite的代码,执行效果就是跟for循环输出列表里面的每一个元素是一样的,for循环里面限定了范围是4次,实际上就执行了1次__iter__()和4次__next__(),也就是说for循环访问迭代对象的本质就是通过这么去实现的。

          而且,for循环本质上干的那两件事情,缺一不可,也就是说如果没有__iter__()先返回了迭代器,__next()__也无法获取到元素,恰恰说明了前面说要注意的两点中的第2点:一个可迭代对象是不能独立的进行迭代的。

          有两个内置函数跟它们原理是一样的,本质相同,一般要用的话用内置函数要方便一些,起码不用写那么多下划线:

          • 内置函数 iter() 的本质是 __inter__() ,也是返回一个迭代器。
          • 内置函数 next() 的本质是 __next__(),也是有了迭代器之后获取元素。

          在这里插入图片描述

          可以看出来结果也是一模一样的,既然讲到了迭代器,那么就来看看什么是迭代器。

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          三、迭代器

          通过上面的for循环例子我们大概也能看得出来,

          • 只要是实现了__iter__()和__next__()的对象,就是迭代器,迭代器是一个可迭代对象。
          • 总之,迭代器是有__iter__()生成,可以通过__next__()进行调用。

          既然如此,我们在学Python基础的时候讲过range()是一个可迭代对象,那么它也是可以通过__iter__()生成一个迭代器的。

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          四、序列

          序列在【赋值语句】那个专题文章中我有提过,这里再讲一下,序列也是一个抽象的概念,它包含了列表、元组和字符串,它本身是不存在的,也是便于学习所创造的一个概念词。

          可迭代对象包含序列,既然序列包含了列表、元组和字符串,前面我们的例子中也涉及到 了,所以说序列可以被iter()和next()使用。

          序列可以分为有限序列和无限序列。有限序列就是有范围的,比如说range(10)就已经限定了范围,相反的,无限序列也就是没有限定范围的序列。

          我们来生成一个无限序列,这里需要用到1个新模块itertools,itertools用于高效循环的迭代函数集合,它下面有一个方法count(),可生成迭代器且无范围,可以理解为无限迭代器。

          在这里插入图片描述

          通过这个例子我们可以看出来,只要执行一次,next()就会获取一次迭代器里面的内容并逐次获取,我这里只写了4个next(),你多写几次就会多输出几次。

          像next()这种什么时候需要就什么时候调用的机制叫做懒加载机制,也叫懒汉式加载;

          相反地就有饿汉式加载。比如for循环这种的,只要一执行就会把可迭代器里面的所有对象都获取。

          五、列表推导式

          列表推导式跟生成器有关,在讲生成器之前,需要先知道什么是列表推导式,列表推导式就是生成列表的一种方法,语法是这样的:

          l = [i for i in 可迭代对象]
          

          i表示要放进列表里的对象,for循环是一个式子。

          比如我们用列表推导式来生成一个列表试试:

          l = [i for i in range(5)]
          print(l)
          

          运行结果:

          [0, 1, 2, 3, 4]

          运用列表推导式可以很方便地生成我们想要的列表。

          同时它也有很多灵活的用法,比如在后面加上条件判断

          l = [i for i in range(5) if 4<5]
          print(l)
          

          运行结果:

          [0, 1, 2, 3, 4]

          if后面的条件判断为真,则可以正常生成列表,如果为假,则列表推导式是无效的,此时的l将是一个空列表。

          还有其他灵活的用法,比如操作前面的i,比如让i的数值全都翻2倍:

          在这里插入图片描述

          我们把迭代对象换一下,换成字符串,也同样可以输出,只是*在字符串里面表示重复操作符,所以效果变成了这样:

          在这里插入图片描述

          不仅如此,前面的i*2我们还可以用函数来进行操作,比如:

          在这里插入图片描述

          总而言之,列表推导式就是用来快速和自定义生成列表的一种方法,很灵活。

          那么有人可能会举一反三了,列表推导式都是用 [] 来进行操作的,那如果用()来操作行吗?它会不会生成一个元组?我们来看看:

          在这里插入图片描述

          [] 换成()之后,返回的是一个生成器generrator ,那么下面我们再来讲讲生成器:

          六、生成器

          生成器是真实存在于Python中的对象,与容器这种概念词是不同的,它是可以直接通过next()进行调用的。

          1.生成器的第一种创建方法:生成器表达式

          第一种创建方法跟列表推导式是差不多的,就是 [] 换成了():

          l = (i for i in 可迭代对象)
          

          比如我们来生成一个生成器,看看能不能用next()直接调用:

          l = (i for i in "abcd")
          print(next(l))
          

          运行结果:

          a

          可以看出,生成器是可以直接调用的。那么既然生成器可以被next()调用,那么生成器就是一个特殊的迭代器,是一个可迭代对象。

          2.生成器的第二种创建方法:yield

          除了用上面那种方法创建生成器,还可以用yield来创建,方法如下:

          yield 关键字

          比如说我们用一个函数中包含yield来创建生成器:

          def fun():
              a = 10
              while 1:
                  a += 1
                  yield a
          
          
          b = fun()
          print(b)
          

          运行结果:

          <generator object fun at 0x000001F2AD95E900>

          结果就是生成了一个生成器,而且此时的函数fun()就已经不再是一个函数了,它是一个生成器,只要函数中出现了yield,函数就变成了生成器。

          为什么while循环没有一直执行?先不着急,我们输出看看:

          def fun():
              a = 10
              while 1:
                  a += 1
                  yield a
          
          
          b = fun()
          print(next(b))
          print(next(b))
          print(next(b))
          

          运行结果:

          11
          12
          13

          我调用了三次,所以它就运行了三次,while循环虽然存在,但是却不起作用,是因为前面我们提过的懒汉式加载。

          什么时候需要了,什么时候用next()调用,就是懒汉式加载,不像饿汉式加载那样,提前生成了所有对象,如果这里换成for循环来完成,比如:

          def fun():
              a = 10
              while 1:
                  a += 1
                  print(a)
          
          b = fun()
          

          运行之后程序将会进入死循环,一直给a自加1,你可以试试看效果,这就是饿汉式加载提前生成了迭代器并调用了全部迭代器对象,饿汉式加载占用资源的放大镜。

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          七、小结

          今天讲的内容可能听起来比较枯燥,这也是没得办法的,有些东西第一次听可能有点”难以下咽“,见得多了之后就习惯了,你得强迫自己去试着接受和理解这些抽象的东西。

          最后用一张图来总结一下它们的关系:

          在这里插入图片描述

          好了,今天的分享就先到这里,文章写得比较匆忙,若有不到位的地方还请大家批评指出,我们下期再见!

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          到此这篇关于稳扎稳打学Python之容器 可迭代对象 迭代器 生成器专题讲解的文章就介绍到这了,更多相关Python 容器内容请搜索hwidc以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持hwidc!

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