Python初学者教程：for循环和迭代器

循环：

Python中的循环语句有 for 和 while。Python循环语句的控制结构图如下所示：

>>>languages = ["C", "C++", "Perl", "Python"] 
>>> for x in languages:
...     print (x)
... 
C
C++
Perl
Python

迭代器：

迭代是Python最强大的功能之一，是访问集合元素的一种方式。

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。

迭代器有两个基本的方法：iter() 和 next()。

字符串，列表或元组对象都可用于创建迭代器：

>>>list=[1,2,3,4]
>>> it = iter(list)    # 创建迭代器对象
>>> print (next(it))   # 输出迭代器的下一个元素
1
>>> print (next(it))
2
>>>

For循环的介绍和剖析：

我们将从一些基础开始，for循环的基本解剖结构有点像：

for x in y:
    z(x,y)

z(x,y) 是一个函数调用。
y是一个可迭代的变量。我们将详细介绍。
x 是一个虚拟变量，可以有几种不同的形式

以下是一些应该巩固基本概念的for循环示例：

范围(range)：

for i in range(4):
    print i

输出：

有关如何使用range的更多信息，请在python提示符下键入以下内容：

help(range)

字符串

普通的旧字符串也是可迭代的。

for s in "hello":
    print s

输出：

h
e
l
l
o

列表：

for x in [None,3,4.5,"foo",lambda : "moo",object,object()]:
    print "{0}  ({1})".format(x,type(x))

输出：

None  (<type 'NoneType'>)
3  (<type 'int'>)
4.5  (<type 'float'>)
foo  (<type 'str'>)
<function <lambda> at 0x7feec7fa7578>  (<type 'function'>)
<type 'object'>  (<type 'type'>)
<object object at 0x7feec7fcc090>  (<type 'object'>)

元组

元组在某些基本方面与列表不同，注意到以下示例中的iterable（可迭代对象）使用圆括号而不是方括号，输出与上面列表示例的输出相同。

for x in (None,3,4.5,"foo",lambda : "moo",object,object()):
    print "{0}  ({1})".format(x,type(x))

输出：

None  (<type 'NoneType'>)
3  (<type 'int'>)
4.5  (<type 'float'>)
foo  (<type 'str'>)
<function <lambda> at 0x7feec7fa7578>  (<type 'function'>)
<type 'object'>  (<type 'type'>)
<object object at 0x7feec7fcc090>  (<type 'object'>)

字典

字典是键值对的无序列表。当您使用for循环遍历字典时，虚拟变量将使用各种键填充。

d = {
  'apples' : 'tasty',
  'bananas' : 'the best',
  'brussel sprouts' : 'evil',
  'cauliflower' : 'pretty good'
}

for sKey in d:
  print "{0} are {1}".format(sKey,d[sKey])

输出：

brussel sprouts are evil
apples are tasty
cauliflower are pretty good
bananas are the best

但也许不是这个顺序。字典是无序的！

那么什么是可迭代的呢？嗯，简短的回答是，任何有__iter__功能的东西。该__iter__函数是Python所依赖的特殊函数之一。在python提示符下键入这些内容，看看会发生什么：

'__iter__' in dir([1,2,3])           # returns True
'__iter__' in dir((1,2,3))           # returns True
'__iter__' in dir(range(3))      # returns True
'__iter__' in dir(3)                   # returns False

所以3，一个整数，不是可迭代的。试试这个：

for i in 3:
    print i

这给了我们错误：

TypeError: 'int' object is not iterable

好。所以__iter__很重要。它有什么作用？好吧，它返回一个迭代器。这是一个非常简单的示例循环，我们将在本讨论的其余部分中使用它：

my_list = [1,2,3]
for i in my_list:
    print i

这是它输出的内容：

1
2
3

所以这很简单。让我们看看我们是否可以在不使用for循环的情况下获得相同的输出（假设我们事先不知道my_list中的内容）。这是迭代器的用武之地：

my_iterator = my_list.__iter__()

my_iterator是一个 listiterator对象。这听起来很花哨，但不要被吓倒。很快你就可以创建自己的迭代器了。

现在，my_iterator有很多功能。我们感兴趣的是被称为next。试试这个：

while True:
    print my_iterator.next()

这打印出这样的东西：

1
2
3
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 2, in <module>
 StopIteration

这几乎是我们想要的。但现在my_iterator已经已经到了列表的末尾，不能再进一步了。

总结：

把一个类作为一个迭代器使用需要在类中实现两个方法 __iter__() 与 __next__() 。

如果你已经了解的面向对象编程，就知道类都有一个构造函数，Python 的构造函数为 __init__(), 它会在对象初始化的时候执行。

_iter__() 方法返回一个特殊的迭代器对象，这个迭代器对象实现了 __next__() 方法并通过 StopIteration 异常标识迭代的完成。

__next__() 方法（Python 2 里是 next()）会返回下一个迭代器对象。

创建一个返回数字的迭代器，初始值为 1，逐步递增 1：

class MyNumbers:
  def __iter__(self):
    self.a = 1
    return self
 
  def __next__(self):
    x = self.a
    self.a += 1
    return x
 
myclass = MyNumbers()
myiter = iter(myclass)
 
print(next(myiter))
print(next(myiter))
print(next(myiter))
print(next(myiter))
print(next(myiter))

StopIteration

StopIteration 异常用于标识迭代的完成，防止出现无限循环的情况，在 __next__() 方法中我们可以设置在完成指定循环次数后触发 StopIteration 异常来结束迭代。

在 20 次迭代后停止执行：

class MyNumbers:
  def __iter__(self):
    self.a = 1
    return self
 
  def __next__(self):
    if self.a <= 20:
      x = self.a
      self.a += 1
      return x
    else:
      raise StopIteration
 
myclass = MyNumbers()
myiter = iter(myclass)
 
for x in myiter:
  print(x)

执行输出结果为：

for循环遍历可迭代对象。
可迭代对象有__iter__功能
__iter__ 函数返回迭代器
迭代器使用该next方法在其关联的可迭代对象中从元素移动到元素
一旦迭代器用尽了从next函数返回的东西，它StopIteration就会在调用next时引发异常。