Python生成器和迭代器

1、什么是生成器

要说生成器，那就要先看列表，有了列表为啥还要生产器呢。列表可以写成解析式，书写简单，运行速度快，但是列表是一次性生成全部数据，如果数据较大就需要很大的内存。

>>> a=[i*i for i in range(10)]
>> a
[0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

列表a需要一次把全部数据生成出来，如果数据成千上万就会受限制。

如果列表元素不是一次性全部生成，而是在循环中不断的计算推导出来，那就不需要一次创建列表数组，不需要申请很大的内存空间，这就是生成器。

2、生成器的特点

上面的列表推导式的方括号改为圆括号，就是生成器。

>>> a=(i*i for i in range(10))
>>> a
<generator object <genexpr> at 0x00000224FFB4DB48>

那么怎么从生成器里取数据呢？

>>> next(a)
0
>>> next(a)
1
>>> next(a)
4
>>> next(a)
9
>>> next(a)
16
>>> next(a)
25

生成器generator有一个next方法，每次调用都会计算出他的下一个元素的值。生成器是可以迭代的，所以可以直接使用for语句循环生成器。

>>> a=[i*i for i in range(10)]
>>> for i in a:
    print(i, end=' ')    
>>> 0 1 4 9 16 25 36 49 64 81

除了使用圆括号创建生成器，也可以用yeild创建生成器，含有yeild关键字的函数都是生成器。生成器其实是一种特殊的迭代器，但是不需要像迭代器一样实现__iter__和__next__方法，只需要使用关键字yield就可以。

def gen_squares(num):
    for x in range(num):
        print("x0=",x)
        yield x ** 2
        print("x1=",x)

调用生成器：

for i in gen_squares(5):
    print(i)

输出如下，开始x=0，先输出x0=0，然后yeild返回print(i)打印平方数。下次循环回到yeild位置执行输出x1=1，然后循环x=1，输出x0=1，再次yeild到print(i)。

x0= 0
0
x1= 0
x0= 1
1
x1= 1
x0= 2
4
x1= 2
x0= 3
9
x1= 3
x0= 4
16
x1= 4

调用部分做个简单修改：

for i in gen_squares(5):
    print(i)
    if i==1:
        break

输出为如下，可见yield能保存内部状态，并挂起中断退出。在下一轮迭代调用时，从yield的地方继续执行，并且沿用上一轮的函数内部变量的状态，直到内部循环过程结束。

x0= 0
0
x1= 0
x0= 1
1

python使用生成器对延迟操作提供了支持，需要时才计算，不提前计算，这种做法节约内存空间，但是需要一直调用计算过程，可以说是时间换空间吧。

3、什么是迭代器

实现了__iter__和__next__方法的对象都称为迭代器。迭代器完成迭代功能，基于上一次的结果重复计算，自动记录所在的位置，而不需要手动记录索引，含有__iter__方法的对象都是可迭代对象。

迭代对象内置两个方法：__next__和__iter__方法。next方法可以使迭代器自动记录迭代位置而不需要用户维护索引。iter方法能返回迭代器本身。

迭代器是一个有状态的对象，在调用next() 的时候返回下一个值，如果容器中没有更多元素了，则抛出StopIteration异常。

列表、元组就实现了迭代器。

>>> a=[1,2,3,4]
>>> it = a.__iter__()
>>> next(it)
1
>>> next(it)
2
>>> next(it)
3
>>> next(it)
4
>>> next(it)
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#547>", line 1, in <module>
    next(it)
StopIteration

4、实现迭代对象

class square:
    def __init__(self, n):
        self.prev = 0
        self.curr = 0
        self.n = n

    def __iter__(self):
        return self

    def __next__(self):
        if(self.curr < self.n):
            self.prv = self.curr * self.curr
            self.curr+=1
            return self.prv
        else:
             raise StopIteration


a = square(10)
for i in a:
    print(i)
print("\r\n-------\r\n")
b = square(5)
for i in b:
    print(i)

输出结果为：

==================== RESTART: C:/Users/plu/my_python/t1.py ====================
0
1
4
9
16
25
36
49
64
81
 
------- 

0
1
4
9
16
>>>