Ітератори в Python

Ітератори – це методи, які виконують ітерацію колекцій, таких як списки, кортежі тощо. Використовуючи ітератор, ми можемо перебирати об’єкти та повертати їх елементи. Технічно, об’єкт ітератора в Python повинен визначати два спеціальні методи, __iter__() і __next__(), які в сукупності називаються протоколом ітератора.

Наприклад, функція iter() повертає ітератор заданого об’єкта:

iter(об'єкт)

1	iter(об'єкт)

Аргументом функції iter() повинен бути будь-який об’єкт, який підтримує протокол ітерації чи послідовності. Коли ми викликаємо функцію iter() для певного об’єкта, функція спочатку шукає метод __iter__() цього об’єкта.

Якщо метод __iter__() існує, функція iter() викликає його для отримання ітератора. В протилежному випадку функція iter() шукає метод __getitem__().

Якщо метод __getitem__() існує, функція iter() створює об’єкт ітератора і повертає його. Якщо цей метод не існує, то генерується виняток TypeError.

Зміст:

Використання ітераторів в Python
- Автоматична ітерація
Ітератори та цикл for
Створення користувацьких ітераторів в Python
Нескінченні ітератори в Python

Використання ітераторів в Python

В Python ми можемо використовувати функцію next() для повернення наступного елемента у послідовності. Наприклад:

# Визначаємо список
my_list = [4, 7, 0]

# Створюємо ітератор зі списку
iterator = iter(my_list)

# Отримуємо перший елемент ітератора та виводимо його на екран
print(next(iterator)) 

# Отримуємо другий елемент ітератора та виводимо його на екран
print(next(iterator))  

# Отримуємо третій елемент ітератора та виводимо його на екран
print(next(iterator))

# Визначаємо список

my_list = [4, 7, 0]

# Створюємо ітератор зі списку

iterator = iter(my_list)

# Отримуємо перший елемент ітератора та виводимо його на екран

print(next(iterator))

# Отримуємо другий елемент ітератора та виводимо його на екран

print(next(iterator))

# Отримуємо третій елемент ітератора та виводимо його на екран

print(next(iterator))

Результат:

4 7 0

Тут ми спочатку створили ітератор зі списку за допомогою функції iter(). Потім використали функцію next() для отримання елементів ітератора в послідовному порядку. Коли ми дійдемо до кінця і більше не буде даних для повернення, згенерується виняток StopIteration.

Автоматична ітерація

Елегантніший спосіб виконання автоматичної ітерації — використання циклу for. Наприклад:

# Визначаємо список
my_list = [4, 7, 0]

for element in my_list:
    print(element)

# Визначаємо список

my_list = [4, 7, 0]

for element in my_list:

print(element)

Результат:

4 7 0

Ітератори та цикл for

Цикл for в Python використовується для ітерації по послідовності елементів, таких як список, кортеж або рядок. Коли ми використовуємо цикл for з ітератором, цикл автоматично перебиратиме елементи ітератора до тих пір, поки вони не закінчаться. Наприклад:

# Створюємо список цілих чисел
my_list = [1, 2, 3, 4, 5]

# Створюємо ітератор зі списку
iterator = iter(my_list)

# Перебираємо елементи ітератора
for element in iterator:

    # Виводимо кожен елемент на екран
    print(element)

# Створюємо список цілих чисел

my_list = [1, 2, 3, 4, 5]

# Створюємо ітератор зі списку

iterator = iter(my_list)

# Перебираємо елементи ітератора

for element in iterator:

# Виводимо кожен елемент на екран

print(element)

Результат:

1 2 3 4 5

Цикл for виконує ітерацію по елементах об’єкта iterator. На кожній ітерації цикл присвоює значення наступного елемента змінній element, а потім виводить її на екран. Цей процес триває доти, доки в ітераторі не закінчаться елементи.

Створення користувацьких ітераторів в Python

Створити ітератор з нуля у Python дуже просто. Для цього потрібно визначити методи __iter__() та __next__():

__iter__() — повертає сам об’єкт ітератора. За потреби можна виконати ініціалізацію.

__next__() — повертає наступний елемент у послідовності. Після досягнення кінця та при наступних викликах (після кінця) генерується виняток StopIteration.

Розглянемо приклад програми піднесення значень до степеня на кожній ітерації. Показник степеня починається з нуля до встановленого користувачем числа.

class PowTwo:
    def __init__(self, max=0):
        self.max = max

    def __iter__(self):
        self.n = 0
        return self

    def __next__(self):
        if self.n <= self.max:
            result = 2 ** self.n
            self.n += 1
            return result
        else:
            raise StopIteration


# Створюємо об'єкт
numbers = PowTwo(3)

# Створюємо ітератор з об'єкта
i = iter(numbers)

# Використовуємо next для переходу до наступного елемента ітератора
print(next(i)) 
print(next(i)) 
print(next(i)) 
print(next(i)) 
print(next(i)) # генерується виняток StopIteration

class PowTwo:

def __init__(self, max=0):

self.max = max

def __iter__(self):

self.n = 0

return self

def __next__(self):

if self.n <= self.max:

result = 2 ** self.n

self.n += 1

return result

else:

raise StopIteration

# Створюємо об'єкт

numbers = PowTwo(3)

# Створюємо ітератор з об'єкта

i = iter(numbers)

# Використовуємо next для переходу до наступного елемента ітератора

print(next(i))

print(next(i)) # генерується виняток StopIteration

Результат:

1 2 4 8 Traceback (most recent call last): File "", line 32, in File "", line 18, in __next__ StopIteration

Ми також можемо використовувати цикл for для ітерації по нашому класу:

for i in PowTwo(3):
    print(i)

1 2	for i in PowTwo(3): print(i)

Результат:

1 2 4 8

Нескінченні ітератори в Python

Нескінченний ітератор – це ітератор, який ніколи не закінчується. Це означає, що він продовжуватиме створювати елементи необмежену кількість разів.

Ось приклад створення нескінченного ітератора в Python за допомогою функції count() з модуля itertools:

from itertools import count

# Створюємо нескінченний ітератор, який починається з 1 і збільшується на 1 кожного разу
infinite_iterator = count(1)

# Виводимо перші 5 елементів нескінченного ітератора
for i in range(5):
    print(next(infinite_iterator))

from itertools import count

# Створюємо нескінченний ітератор, який починається з 1 і збільшується на 1 кожного разу

infinite_iterator = count(1)

# Виводимо перші 5 елементів нескінченного ітератора

for i in range(5):

print(next(infinite_iterator))

Результат:

1 2 3 4 5

Тут ми створили нескінченний ітератор, який починається з 1 і щоразу збільшується на 1. А потім ми вивели перші 5 елементів нескінченного ітератора за допомогою циклу for та функції next().

Оцінити статтю: