迭代器和生成器之间的区别是什么?举一些例子来说明你在什么时候使用每种情况会很有帮助。


当前回答

可迭代对象是可以(自然地)迭代的对象。然而,要做到这一点,你将需要一个类似迭代器对象的东西,是的,术语可能令人困惑。可迭代对象包括__iter__方法,该方法将返回可迭代对象的迭代器对象。

迭代器对象是一个实现迭代器协议的对象——一组规则。在这种情况下,它必须至少有这两个方法:__iter__和__next__。__next__方法是一个提供新值的函数。__iter__方法返回迭代器对象。在更复杂的对象中,可能有单独的迭代器,但在更简单的情况下,__iter__返回对象本身(通常返回self)。

一个iterable对象是一个列表对象。它不是一个迭代器,但它有一个__iter__方法,返回一个迭代器。你可以直接以things.__iter__()的形式调用这个方法,或者使用iter(things)。

如果你想遍历任何集合,你需要使用它的迭代器:

things_iterator = iter(things)
for i in things_iterator:
    print(i)

然而,Python会自动使用迭代器,这就是为什么你从来没有看到上面的例子。相反,你可以这样写:

for i in things:
    print(i)

自己编写迭代器可能很乏味,所以Python有一个更简单的选择:生成器函数。生成器函数不是普通的函数。不是遍历代码并返回最终结果,而是延迟代码,函数立即返回一个生成器对象。

生成器对象类似于迭代器对象,因为它实现了迭代器协议。这对于大多数目的来说已经足够好了。在其他答案中有许多生成器的例子。

简而言之,迭代器是一个对象,它允许您迭代另一个对象,无论它是一个集合还是其他一些值的来源。生成器是一个简化的迭代器,它或多或少完成相同的工作,但更容易实现。

通常情况下,如果你只需要发电机,你会选择发电机。但是,如果您正在构建一个更复杂的对象,其中包含其他特性之间的迭代,则应该使用迭代器协议。

其他回答

可迭代对象是可以(自然地)迭代的对象。然而,要做到这一点,你将需要一个类似迭代器对象的东西,是的,术语可能令人困惑。可迭代对象包括__iter__方法,该方法将返回可迭代对象的迭代器对象。

迭代器对象是一个实现迭代器协议的对象——一组规则。在这种情况下,它必须至少有这两个方法:__iter__和__next__。__next__方法是一个提供新值的函数。__iter__方法返回迭代器对象。在更复杂的对象中,可能有单独的迭代器,但在更简单的情况下,__iter__返回对象本身(通常返回self)。

一个iterable对象是一个列表对象。它不是一个迭代器,但它有一个__iter__方法,返回一个迭代器。你可以直接以things.__iter__()的形式调用这个方法,或者使用iter(things)。

如果你想遍历任何集合,你需要使用它的迭代器:

things_iterator = iter(things)
for i in things_iterator:
    print(i)

然而,Python会自动使用迭代器,这就是为什么你从来没有看到上面的例子。相反,你可以这样写:

for i in things:
    print(i)

自己编写迭代器可能很乏味,所以Python有一个更简单的选择:生成器函数。生成器函数不是普通的函数。不是遍历代码并返回最终结果,而是延迟代码,函数立即返回一个生成器对象。

生成器对象类似于迭代器对象,因为它实现了迭代器协议。这对于大多数目的来说已经足够好了。在其他答案中有许多生成器的例子。

简而言之,迭代器是一个对象,它允许您迭代另一个对象,无论它是一个集合还是其他一些值的来源。生成器是一个简化的迭代器,它或多或少完成相同的工作,但更容易实现。

通常情况下,如果你只需要发电机,你会选择发电机。但是,如果您正在构建一个更复杂的对象,其中包含其他特性之间的迭代,则应该使用迭代器协议。

这篇文章涵盖了两者之间的许多细节差异,但想在两者之间的概念差异上添加一些东西:

[…GoF书中定义的迭代器从集合中检索项,而生成器可以“凭空”生成项。这就是为什么斐波那契序列生成器是一个常见的例子:无限级数的数字不能存储在一个集合中。

Ramalho,卢西亚诺。流利的Python(第415页)。O ' reilly媒体。Kindle版。

当然,它并没有涵盖所有的方面,但我认为它给出了一个很好的概念,当一个人是有用的。

生成器函数,生成器对象,生成器:

Generator函数就像Python中的常规函数一样,但它包含一个或多个yield语句。Generator函数是一个很好的工具,可以尽可能简单地创建Iterator对象。generator函数返回的Iterator对象也称为generator对象或generator。

在这个例子中,我创建了一个Generator函数,它返回一个Generator对象< Generator对象fib at 0x01342480>。就像其他迭代器一样,Generator对象可以在for循环中使用,也可以与从Generator返回下一个值的内置函数next()一起使用。

def fib(max):
    a, b = 0, 1
    for i in range(max):
        yield a
        a, b = b, a + b
print(fib(10))             #<generator object fib at 0x01342480>

for i in fib(10):
    print(i)               # 0 1 1 2 3 5 8 13 21 34


print(next(myfib))         #0
print(next(myfib))         #1
print(next(myfib))         #1
print(next(myfib))         #2

因此,生成器函数是创建Iterator对象的最简单方法。

迭代器:

每个生成器对象都是迭代器,反之亦然。如果自定义迭代器对象的类实现了__iter__和__next__方法(也称为迭代器协议),则可以创建自定义迭代器对象。

然而,使用生成器函数来创建迭代器要容易得多,因为它们简化了迭代器的创建,但是自定义迭代器给了你更多的自由,你也可以根据你的需求实现其他方法,如下面的例子所示。

class Fib:
    def __init__(self,max):
        self.current=0
        self.next=1
        self.max=max
        self.count=0

    def __iter__(self):
        return self

    def __next__(self):
        if self.count>self.max:
            raise StopIteration
        else:
            self.current,self.next=self.next,(self.current+self.next)
            self.count+=1
            return self.next-self.current

    def __str__(self):
        return "Generator object"

itobj=Fib(4)
print(itobj)               #Generator object

for i in Fib(4):  
    print(i)               #0 1 1 2

print(next(itobj))         #0
print(next(itobj))         #1
print(next(itobj))         #1

添加一个答案,因为现有的答案都没有专门解决官方文献中的困惑。

生成器函数是用yield而不是return定义的普通函数。当被调用时,生成器函数返回一个生成器对象,这是一种迭代器——它有一个next()方法。当调用next()时,将返回生成器函数产生的下一个值。

函数或对象都可以被称为“生成器”,这取决于你阅读的Python源文档。Python术语表表示生成器函数,而Python wiki表示生成器对象。Python教程成功地在三句话中暗示了这两种用法:

生成器是用于创建迭代器的简单而强大的工具。它们像常规函数一样编写,但在需要返回数据时使用yield语句。每次在它上调用next()时,生成器都会从停止的地方恢复(它会记住所有的数据值和最后执行的语句)。

前两句话用生成器函数标识生成器,而第三句话用生成器对象标识它们。

尽管存在这些困惑,但人们可以从Python语言参考中找到明确的最终答案:

yield表达式仅在定义生成器函数时使用,并且只能在函数定义的主体中使用。在函数定义中使用yield表达式足以导致该定义创建一个生成器函数,而不是普通函数。 当调用generator函数时,它返回一个称为generator的迭代器。然后,该生成器控制生成器函数的执行。

因此,在正式和精确的用法中,“generator”不合格指的是生成器对象,而不是生成器功能。

上面的参考资料是针对Python 2的,但Python 3语言参考资料也说了同样的事情。然而,Python 3术语表指出

发电机……通常指生成器函数,但在某些上下文中也可能指生成器迭代器。在意图不明确的情况下,使用完整的术语可以避免歧义。

迭代器和生成器之间的区别是什么?举一些例子来说明你在什么时候使用每种情况会很有帮助。

总结:迭代器是具有__iter__和__next__ (Python 2中的next)方法的对象。生成器提供了一种简单的内置方法来创建iterator实例。

包含yield的函数仍然是一个函数,当调用它时,返回一个生成器对象的实例:

def a_function():
    "when called, returns generator object"
    yield

生成器表达式也返回一个生成器:

a_generator = (i for i in range(0))

有关更深入的阐述和示例,请继续阅读。

Generator是一个迭代器

具体来说,generator是迭代器的子类型。

>>> import collections, types
>>> issubclass(types.GeneratorType, collections.Iterator)
True

我们可以通过几种方式创建生成器。一种非常常见和简单的方法是使用函数。

具体来说,包含yield的函数是一个函数,当调用它时,返回一个生成器:

>>> def a_function():
        "just a function definition with yield in it"
        yield
>>> type(a_function)
<class 'function'>
>>> a_generator = a_function()  # when called
>>> type(a_generator)           # returns a generator
<class 'generator'>

生成器也是一个迭代器:

>>> isinstance(a_generator, collections.Iterator)
True

迭代器是可迭代对象

迭代器是可迭代对象,

>>> issubclass(collections.Iterator, collections.Iterable)
True

它需要一个返回迭代器的__iter__方法:

>>> collections.Iterable()
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#79>", line 1, in <module>
    collections.Iterable()
TypeError: Can't instantiate abstract class Iterable with abstract methods __iter__

一些可迭代对象的例子是内置元组、列表、字典、集合、冻结集、字符串、字节字符串、字节数组、范围和memoryview:

>>> all(isinstance(element, collections.Iterable) for element in (
        (), [], {}, set(), frozenset(), '', b'', bytearray(), range(0), memoryview(b'')))
True

迭代器需要一个next或__next__方法

在Python 2中:

>>> collections.Iterator()
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#80>", line 1, in <module>
    collections.Iterator()
TypeError: Can't instantiate abstract class Iterator with abstract methods next

在Python 3中:

>>> collections.Iterator()
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: Can't instantiate abstract class Iterator with abstract methods __next__

我们可以使用iter函数从内置对象(或自定义对象)中获取迭代器:

>>> all(isinstance(iter(element), collections.Iterator) for element in (
        (), [], {}, set(), frozenset(), '', b'', bytearray(), range(0), memoryview(b'')))
True

当你试图使用for循环对象时,__iter__方法会被调用。然后在迭代器对象上调用__next__方法,为循环取出每一项。迭代器在耗尽它时抛出StopIteration,此时它不能被重用。

来自文档

从内置类型文档的迭代器类型部分的生成器类型部分:

Python的生成器提供了一种实现迭代器协议的方便方法。如果容器对象的__iter__()方法被实现为生成器,它将自动返回一个迭代器对象(技术上,一个生成器对象),提供__iter__()和next() [__next__() in python3]方法。关于生成器的更多信息可以在yield表达式的文档中找到。

(强调)。

从这里我们了解到generator是一种(方便的)迭代器类型。

迭代器对象示例

您可以通过创建或扩展自己的对象来创建实现Iterator协议的对象。

class Yes(collections.Iterator):

    def __init__(self, stop):
        self.x = 0
        self.stop = stop

    def __iter__(self):
        return self

    def next(self):
        if self.x < self.stop:
            self.x += 1
            return 'yes'
        else:
            # Iterators must raise when done, else considered broken
            raise StopIteration

    __next__ = next # Python 3 compatibility

但是简单地使用Generator更容易做到这一点:

def yes(stop):
    for _ in range(stop):
        yield 'yes'

或者更简单,生成器表达式(类似于列表推导式):

yes_expr = ('yes' for _ in range(stop))

它们都可以以同样的方式使用:

>>> stop = 4             
>>> for i, y1, y2, y3 in zip(range(stop), Yes(stop), yes(stop), 
                             ('yes' for _ in range(stop))):
...     print('{0}: {1} == {2} == {3}'.format(i, y1, y2, y3))
...     
0: yes == yes == yes
1: yes == yes == yes
2: yes == yes == yes
3: yes == yes == yes

结论

当需要将Python对象扩展为可迭代的对象时,可以直接使用Iterator协议。

然而,在绝大多数情况下,您最适合使用yield来定义返回Generator Iterator的函数或考虑Generator expression。

最后,请注意生成器作为协程提供了更多的功能。我在回答“yield”关键字做什么?”时,深入地解释了Generators和yield语句。