Создайте базовый итератор Python

Question

Как можно создать итеративную функцию (или объект итератора) в python?

Answer 1

Объекты итераторов в python соответствуют протоколу итераторов, что в основном означает, что они предоставляют два метода: __iter__() и next(). __iter__ возвращает объект итератора и неявно вызывается в начале цикла. Метод next() возвращает следующее значение и неявно вызывается при каждом увеличении цикла. next() вызывает исключение StopIteration, когда больше нет возвращаемого значения, которое неявно захватывается зацикливанием конструкций для остановки итерации.

Вот простой пример счетчика:

class Counter:
    def __init__(self, low, high):
        self.current = low
        self.high = high

    def __iter__(self):
        return self

    def next(self): # Python 3: def __next__(self)
        if self.current > self.high:
            raise StopIteration
        else:
            self.current += 1
            return self.current - 1


for c in Counter(3, 8):
    print c

Это напечатает:

3
4
5
6
7
8

Это проще написать с помощью генератора, как описано в предыдущем ответе:

def counter(low, high):
    current = low
    while current <= high:
        yield current
        current += 1

for c in counter(3, 8):
    print c

Вывод на печать будет таким же. Под капотом объект генератора поддерживает протокол итератора и делает что-то примерно похожее на класс Counter.

Статья Дэвида Мерца, Итераторы и простые генераторы , является довольно хорошим введением.

Answer 2

Существует четыре способа создания итеративной функции:

• создать генератор (использует ключевое слово yield )
• использовать выражение генератора ( genexp )
• создать итератор (определяет __iter__ и __next__ (или next в Python 2.x))
• создать класс, который Python может перебирать самостоятельно ( определяет __getitem__)

Примеры:

# generator
def uc_gen(text):
    for char in text:
        yield char.upper()

# generator expression
def uc_genexp(text):
    return (char.upper() for char in text)

# iterator protocol
class uc_iter():
    def __init__(self, text):
        self.text = text
        self.index = 0
    def __iter__(self):
        return self
    def __next__(self):
        try:
            result = self.text[self.index].upper()
        except IndexError:
            raise StopIteration
        self.index += 1
        return result

# getitem method
class uc_getitem():
    def __init__(self, text):
        self.text = text
    def __getitem__(self, index):
        result = self.text[index].upper()
        return result

Чтобы увидеть все четыре метода в действии:

for iterator in uc_gen, uc_genexp, uc_iter, uc_getitem:
    for ch in iterator('abcde'):
        print ch,
    print

Что приводит к:

A B C D E
A B C D E
A B C D E
A B C D E

Примечание

Два типа генератора (uc_gen и uc_genexp) не могут быть reversed(); обычному итератору (uc_iter) потребуется магический метод __reversed__ (который должен возвращать новый итератор, идущий в обратном направлении); и итеративный getitem (uc_getitem) должен иметь магический метод __len__:

    # for uc_iter
    def __reversed__(self):
        return reversed(self.text)

    # for uc_getitem
    def __len__(self)
        return len(self.text)

---

Чтобы ответить на вторичный вопрос полковника Паника о бесконечно лениво вычисляемом итераторе, вот те примеры, использующие каждый из четырех методов выше:

# generator
def even_gen():
    result = 0
    while True:
        yield result
        result += 2


# generator expression
def even_genexp():
    return (num for num in even_gen())  # or even_iter or even_getitem
                                        # not much value under these circumstances

# iterator protocol
class even_iter():
    def __init__(self):
        self.value = 0
    def __iter__(self):
        return self
    def __next__(self):
        next_value = self.value
        self.value += 2
        return next_value

# getitem method
class even_getitem():
    def __getitem__(self, index):
        return index * 2

import random
for iterator in even_gen, even_genexp, even_iter, even_getitem:
    limit = random.randint(15, 30)
    count = 0
    for even in iterator():
        print even,
        count += 1
        if count >= limit:
            break
    print

Что в результате (по крайней мере, для моего образца):

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32

Answer 3

Прежде всего, модуль itertools невероятно полезен для всех случаев, когда полезен итератор, но вот все, что вам нужно для создания итератора в python:

выход

Разве это не круто? Выход можно использовать для замены обычного return в функции. Он возвращает объект точно так же, но вместо того, чтобы разрушать состояние и выходить из него, он сохраняет состояние, когда вы хотите выполнить следующую итерацию. Вот пример этого в действии, взятый непосредственно из списка функций itertools :

def count(n=0):
    while True:
        yield n
        n += 1

Как указано в описании функции (это функция count () из модуля itertools ...), она создает итератор, который возвращает последовательные целые числа, начиная с n.

Выражения генератора - это целая другая банка червей (удивительные черви!). Они могут использоваться вместо Списка пониманий для экономии памяти (списки пониманий создают список в памяти, который уничтожается после использования, если не назначен переменной, но выражения генератора могут создавать объект генератора ... это причудливый способ сказать итератор). Вот пример определения выражения генератора:

gen = (n for n in xrange(0,11))

Это очень похоже на наше определение итератора, приведенное выше, за исключением того, что полный диапазон задан в диапазоне от 0 до 10.

Я только что нашел xrange () (удивлен, что раньше этого не видел ...) и добавил в приведенный выше пример. xrange () - это итеративная версия range () , которая имеет преимущество в том, что не создает список заранее. Было бы очень полезно, если бы у вас был огромный массив данных для перебора, и у вас было только столько памяти, чтобы сделать это.

Answer 4

Я вижу, что некоторые из вас делают return self в __iter__. Я просто хотел отметить, что __iter__ сам по себе может быть генератором (что устраняет необходимость в __next__ и вызывает StopIteration исключений)

class range:
  def __init__(self,a,b):
    self.a = a
    self.b = b
  def __iter__(self):
    i = self.a
    while i < self.b:
      yield i
      i+=1

Конечно, здесь можно также сделать генератор напрямую, но для более сложных классов это может быть полезно.

Answer 5

Этот вопрос касается итеративных объектов, а не итераторов. В Python последовательности тоже итерируемы, поэтому один из способов создать итерируемый класс - заставить его вести себя как последовательность, т.е. дать ему методы __getitem__ и __len__. Я проверял это на Python 2 и 3.

class CustomRange:

    def __init__(self, low, high):
        self.low = low
        self.high = high

    def __getitem__(self, item):
        if item >= len(self):
            raise IndexError("CustomRange index out of range")
        return self.low + item

    def __len__(self):
        return self.high - self.low


cr = CustomRange(0, 10)
for i in cr:
    print(i)

Answer 6

Все ответы на этой странице действительно хороши для сложного объекта. Но для тех, которые содержат встроенные итерируемые типы в качестве атрибутов, такие как str, list, set или dict или любая реализация collections.Iterable, вы можете опустить некоторые вещи в своем классе.

class Test(object):
    def __init__(self, string):
        self.string = string

    def __iter__(self):
        # since your string is already iterable
        return (ch for ch in string)

Может использоваться как:

for x in Test("abcde"):
    print(x)

# prints
# a
# b
# c
# d
# e

Answer 7

Это итеративная функция без yield. Он использует функцию iter и замыкание, которое сохраняет свое состояние в изменяемой (list) области видимости для Python 2.

def count(low, high):
    counter = [0]
    def tmp():
        val = low + counter[0]
        if val < high:
            counter[0] += 1
            return val
        return None
    return iter(tmp, None)

Для Python 3 состояние закрытия сохраняется в неизменяемой области видимости, а nonlocal используется в локальной области действия для обновления переменной состояния.

def count(low, high):
    counter = 0
    def tmp():
        nonlocal counter
        val = low + counter
        if val < high:
            counter += 1
            return val
        return None
    return iter(tmp, None)  

Тест;

for i in count(1,10):
    print(i)
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Answer 8

Если вы ищете что-то короткое и простое, возможно, вам этого будет достаточно:

class A(object):
    def __init__(self, l):
        self.data = l

    def __iter__(self):
        return iter(self.data)

пример использования:

In [3]: a = A([2,3,4])

In [4]: [i for i in a]
Out[4]: [2, 3, 4]

Answer 9

Вдохновленный ответом Мэтта Грегори, здесь есть более сложный итератор, который будет возвращать a, b, ..., z, aa, ab, ..., zz, aaa, aab, ..., zzy, zzz

    class AlphaCounter:
    def __init__(self, low, high):
        self.current = low
        self.high = high

    def __iter__(self):
        return self

    def __next__(self): # Python 3: def __next__(self)
        alpha = ' abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'
        n_current = sum([(alpha.find(self.current[x])* 26**(len(self.current)-x-1)) for x in range(len(self.current))])
        n_high = sum([(alpha.find(self.high[x])* 26**(len(self.high)-x-1)) for x in range(len(self.high))])
        if n_current > n_high:
            raise StopIteration
        else:
            increment = True
            ret = ''
            for x in self.current[::-1]:
                if 'z' == x:
                    if increment:
                        ret += 'a'
                    else:
                        ret += 'z'
                else:
                    if increment:
                        ret += alpha[alpha.find(x)+1]
                        increment = False
                    else:
                        ret += x
            if increment:
                ret += 'a'
            tmp = self.current
            self.current = ret[::-1]
            return tmp

for c in AlphaCounter('a', 'zzz'):
    print(c)