迭代器是一種用于遍歷可迭代對象的工具，它提供統一的方式來訪問集合元素而無需了解底層實現。1. 可迭代對象是定義了__iter__()或__getitem__()方法的對象；2. 迭代器對象同時實現了__iter__()和__next__()方法；3. iter()函數用于獲取迭代器；4. next()函數用于獲取下一個元素；5. 自定義迭代器需定義類并實現__iter__()和__next__()方法；6. 生成器使用yield關鍵字簡化迭代器創建；7. 迭代器與可迭代對象的區別在于迭代器執行實際迭代；8. 可使用itertools模塊處理無限序列并結合islice等函數控制循環。
迭代器是一種讓你能夠遍歷任何可迭代對象（比如列表、元組、字典、集合，甚至自定義的數據結構）的強大工具。它提供了一種統一的方式來訪問集合中的元素，而無需了解底層數據結構的具體實現。簡單來說，迭代器就是實現了特定協議的對象，允許你逐個訪問數據，就像翻書一樣，一次翻一頁。
解決方案：
python 中使用迭代器主要涉及以下幾個關鍵點：
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可迭代對象 (Iterable)：一個對象，如果它定義了 __iter__() 方法，或者定義了 __getitem__() 方法（從 0 開始索引），那么它就是一個可迭代對象。簡單說，就是可以用 for 循環遍歷的對象。
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迭代器對象 (Iterator)：一個對象，它既實現了 __iter__() 方法（返回迭代器自身），又實現了 __next__() 方法（返回下一個值，如果沒有值了就拋出 StopIteration 異常）。
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iter() 函數：用于從一個可迭代對象中獲取迭代器。
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next() 函數：用于從迭代器中獲取下一個元素。
簡單示例：
my_list = [1, 2, 3] my_iterator = iter(my_list) # 獲取迭代器 print(next(my_iterator)) # 輸出 1 print(next(my_iterator)) # 輸出 2 print(next(my_iterator)) # 輸出 3 # print(next(my_iterator)) # 拋出 StopIteration 異常
自定義迭代器：
要創建自定義迭代器，你需要定義一個類，并實現 __iter__() 和 __next__() 方法。
class MyIterator: def __init__(self, data): self.data = data self.index = 0 def __iter__(self): return self def __next__(self): if self.index < len(self.data): value = self.data[self.index] self.index += 1 return value else: raise StopIteration # 使用自定義迭代器 my_list = [4, 5, 6] my_iter = MyIterator(my_list) for item in my_iter: print(item) # 輸出 4, 5, 6
迭代協議：
迭代協議定義了迭代器應該如何工作。它包含兩個關鍵方法：
- __iter__(): 返回迭代器對象本身。這允許在需要迭代器的地方使用對象本身。
- __next__(): 返回序列中的下一個項目。如果在迭代器中沒有更多的項目，則引發 StopIteration 異常。
為什么使用迭代器而不是直接索引？
迭代器提供了一種更通用的訪問元素的方式。 想象一下，你有一個非常大的文件，如果一次性加載到內存中，可能會導致內存溢出。 迭代器允許你逐行讀取文件，處理完一行再讀取下一行，而無需一次性加載整個文件。 這對于處理大數據集或無限序列非常有用。另外，迭代器可以隱藏底層數據結構的復雜性，提供一個更簡潔的接口。
如何使用生成器創建迭代器？
生成器是一種特殊的迭代器，它使用 yield 關鍵字來生成值。 使用生成器可以更簡潔地創建迭代器，而無需顯式定義 __iter__() 和 __next__() 方法。
def my_generator(data): for item in data: yield item * 2 # 使用生成器 my_list = [7, 8, 9] my_gen = my_generator(my_list) for item in my_gen: print(item) # 輸出 14, 16, 18
生成器函數在遇到 yield 關鍵字時會暫停執行，并將 yield 后面的值返回。 當再次調用 next() 函數時，生成器函數會從上次暫停的地方繼續執行，直到遇到下一個 yield 關鍵字或函數結束。 這種方式使得生成器可以按需生成值，節省內存。
迭代器和可迭代對象有什么區別？
可迭代對象是可以返回迭代器的對象。 換句話說，可迭代對象實現了 __iter__() 方法，該方法返回一個迭代器。 迭代器是實際執行迭代的對象。 它實現了 __next__() 方法，該方法返回序列中的下一個元素。
一個常見的誤解是認為列表本身就是迭代器。 實際上，列表是可迭代對象，但它不是迭代器。 你需要使用 iter() 函數從列表中獲取迭代器。 迭代器只能使用一次，當它耗盡時，你需要從可迭代對象中獲取一個新的迭代器。
如何處理無限序列的迭代？
迭代器非常適合處理無限序列，因為它們可以按需生成值。 你可以使用 itertools 模塊中的函數來創建無限迭代器，例如 count()、cycle() 和 repeat()。
import itertools # 創建一個從 1 開始無限遞增的迭代器 counter = itertools.count(1) print(next(counter)) # 輸出 1 print(next(counter)) # 輸出 2 print(next(counter)) # 輸出 3 # 創建一個無限循環列表的迭代器 colors = itertools.cycle(['red', 'green', 'blue']) print(next(colors)) # 輸出 red print(next(colors)) # 輸出 green print(next(colors)) # 輸出 blue print(next(colors)) # 輸出 red # 創建一個重復字符串 "hello" 無限次的迭代器 repeater = itertools.repeat("hello") print(next(repeater)) # 輸出 hello print(next(repeater)) # 輸出 hello print(next(repeater)) # 輸出 hello
在使用無限迭代器時，務必小心，確保你的代碼能夠正確地終止迭代，否則可能會導致無限循環。 通常，你需要使用 break 語句或 itertools 模塊中的 islice() 函數來限制迭代的次數。
