Python3 迭代器与生成器

Python3 迭代器与生成器

2026年9月16日·#编程学习/python学习笔记Python·2589 字 13 分钟
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Python3 迭代器、iter()、next() 和 yield 生成器

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Python3 迭代器与生成器 - 封面图

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:

实例(Python 3.0+)#

>>> 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
>>>

迭代器对象可以使用常规for语句进行遍历:

实例(Python 3.0+)#

list = [1, 2, 3, 4]
it = iter(list)
for x in it:
print(x, end=" ")

执行以上程序,输出结果如下:

1 2 3 4

也可以使用 next() 函数:

实例(Python 3.0+)#

import sys
list = [1, 2, 3, 4]
it = iter(list)
while True:
try:
print(next(it))
except StopIteration:
sys.exit()

执行以上程序,输出结果如下:

1
2
3
4

创建一个迭代器#

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。

更多内容查阅: Python3 面向对象

__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:

实例(Python 3.0+)#

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))

执行输出结果为:

1
2
3
4
5

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:

实例(Python 3.0+)#

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:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

生成器#

在 Python 中,使用了 yield 的函数被称为生成器(generator)。

yield 是一个关键字,用于定义生成器函数,生成器函数是一种特殊的函数,可以在迭代过程中逐步产生值,而不是一次性返回所有结果。

跟普通函数不同的是,生成器是一个返回迭代器的函数,只能用于迭代操作,更简单点理解生成器就是一个迭代器。

当在生成器函数中使用 yield 语句时,函数的执行将会暂停,并将 yield 后面的表达式作为当前迭代的值返回。

然后,每次调用生成器的 next() 方法或使用 for 循环进行迭代时,函数会从上次暂停的地方继续执行,直到再次遇到 yield 语句。这样,生成器函数可以逐步产生值,而不需要一次性计算并返回所有结果。

调用一个生成器函数,返回的是一个迭代器对象。

下面是一个简单的示例,展示了生成器函数的使用:

实例#

def countdown(n):
while n > 0:
yield n
n -= 1
generator = countdown(5)
print(next(generator))
print(next(generator))
print(next(generator))
for value in generator:
print(value)

以上实例中, countdown 函数是一个生成器函数。它使用 yield 语句逐步产生从 n 到 1 的倒数数字。在每次调用 yield 语句时,函数会返回当前的倒数值,并在下一次调用时从上次暂停的地方继续执行。

通过创建生成器对象并使用 next() 函数或 for 循环迭代生成器,我们可以逐步获取生成器函数产生的值。在这个例子中,我们首先使用 next() 函数获取前三个倒数值,然后通过 for 循环获取剩下的两个倒数值。

生成器函数的优势是它们可以按需生成值,避免一次性生成大量数据并占用大量内存。此外,生成器还可以与其他迭代工具(如for循环)无缝配合使用,提供简洁和高效的迭代方式。

执行以上程序,输出结果如下:

5
4
3
2
1

以下实例使用 yield 实现斐波那契数列:

实例(Python 3.0+)#

import sys
def fibonacci(n):
a, b, counter = 0, 1, 0
while True:
if counter > n:
return
yield a
a, b = b, a + b
counter += 1
f = fibonacci(10)
while True:
try:
print(next(f), end=" ")
except StopIteration:
sys.exit()

执行以上程序,输出结果如下:

0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55

相关#

练习题#

一、知识回顾(读完直接做下面的实践题)#

  1. 迭代器:能”记住遍历位置”的对象,只能往前走、不能后退;字符串、列表、元组都能转成迭代器
  2. 两个基本操作:iter(可迭代对象) 创建迭代器;next(迭代器) 取出下一个元素(取完还取会抛 StopIteration)
  3. 迭代器也能直接被 for 循环遍历;迭代器是”一次性”的,取过的元素不会再来
  4. 自定义迭代器类要实现两个方法:__iter__()(初始化并返回迭代器对象,通常是 return self)和 __next__()(每次调用返回下一个值)
  5. StopIteration 异常:迭代完成的信号——__next__() 里没有更多值时就 raise StopIteration,for 循环靠它知道该停下
  6. 生成器:函数里用了 yield,它就是生成器函数;调用它返回的是生成器对象(一种迭代器),函数体不会立刻执行
  7. yield 的作用:返回本次迭代的值并暂停函数,下次取下一个值(next() 或下一轮 for)时从暂停处继续
  8. 生成器的好处:按需产生值,不必一次性算完、存下所有结果,省内存;并且能和其他迭代工具(如 for)无缝配合
  9. 常见例子:倒计时 countdown(n) 用 yield n 逐步倒数;斐波那契用 a, b = b, a + b 边算边 yield

二、裸写题#

  • 2-1 基本迭代器使用 创建文件 test_iter.py,完成以下操作:

    • 用 iter() 创建列表 [1, 2, 3, 4, 5] 的迭代器
    • 用 next() 逐个获取元素
    • 用 for 循环遍历剩余元素
    提示(先自己想,实在想不出再点开)

    一级 · 思路:先把列表变成”逐个别取”的迭代器,取走几个之后再用循环把剩下的取完——取过的不会重复出现 二级 · 方法:it = iter(lst) 创建迭代器;next(it) 取下一个;剩下的交给 for x in it: 三级 · 骨架:it = ____(lst) / print(____(it)) / for x in ____:

    参考答案(做完再点开)
    # 2-1
    lst = [1, 2, 3, 4, 5]
    it = iter(lst)
    print(next(it)) # 1
    print(next(it)) # 2
    print(next(it)) # 3
    for x in it:
    print(x, end=" ") # 4 5
    print()
  • 2-2 自定义迭代器类 创建文件 test_class.py,完成以下操作:

    • 创建一个迭代器类,生成 1-10 的数字
    提示(先自己想,实在想不出再点开)

    一级 · 思路:写一个”会自己数数”的类:每次别人来要值就吐出一个、内部计数加一,数到 10 以后发出”结束”信号 二级 · 方法:实现迭代器协议的两个方法——__iter__()(初始化迭代器,返回 self)、__next__()(每次返回下一个值,没有值时 raise StopIteration 异常)——这就是 Python 的迭代器协议,实现了这两个方法的类就是迭代器 三级 · 骨架:class MyNumbers: / def ____(self): / self.a = 1 / return ____ / def ____(self): / if self.a <= 10: ... else: raise ____

    参考答案(做完再点开)
    # 2-2
    class MyNumbers:
    def __iter__(self):
    self.a = 1 # 初始化计数器
    return self # 返回迭代器对象
    def __next__(self):
    if self.a <= 10:
    x = self.a
    self.a += 1
    return x
    else:
    raise StopIteration # 没有更多值时抛出异常
    myclass = MyNumbers()
    for x in myclass:
    print(x, end=" ")
    print()
  • 2-3 生成器函数 创建文件 test_generator.py,完成以下操作:

    • 用 yield 创建一个生成器,生成 1-10 的平方数

    批改(2026-09-28):✅ 正确(next() 取到 1、4 后 for 取完剩下 9~100,1-10 的平方数全部输出)。

    提示(先自己想,实在想不出再点开)

    一级 · 思路:把”算平方”放进循环里,每算出一个就交出去一个并暂停,等下次被要值时继续算下一个 二级 · 方法:yield 关键字暂停函数执行并返回一个值,下次调用时从暂停处继续;含 yield 的函数就是生成器函数,调用后返回生成器对象;可以用 next() 或 for 循环逐步获取值 三级 · 骨架:def squares(n): / for i in range(1, n + 1): / ____ i ** 2 / gen = squares(10) / print(____(gen))

    参考答案(做完再点开)
    # 2-3
    def squares(n):
    for i in range(1, n + 1):
    yield i ** 2 # 暂停并返回平方数
    gen = squares(10) # 调用生成器函数,返回生成器对象
    print(next(gen)) # 1
    print(next(gen)) # 4
    print(next(gen)) # 9
    for x in gen:
    print(x, end=" ") # 16 25 36 49 64 81 100
    print()
  • 2-4 斐波那契生成器 创建文件 test_fibonacci.py,完成以下操作:

    • 用 yield 实现斐波那契数列生成器

    批改(2026-09-28):✅ 正确(range(20) 输出 0、1、1、2、3、5、8、13 … 4181,与斐波那契数列一致)。

    提示(先自己想,实在想不出再点开)

    一级 · 思路:斐波那契数列是 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13 …(每个数是前两个数之和);每轮先把当前值交出去,再让两个变量一起往前挪一位 二级 · 方法:yield a 返回当前值;a, b = b, a + b 是同时赋值(先算右边,再同时赋给左边) 三级 · 骨架:def fibonacci(): / a, b = 0, 1 / while True: / ____ a / a, b = b, ____

    参考答案(做完再点开)
    # 2-4
    def fibonacci():
    a, b = 0, 1
    while True:
    yield a # 返回当前斐波那契数
    a, b = b, a + b # 计算下一个数
    fib = fibonacci()
    for _ in range(20):
    print(next(fib), end=" ")
    print()

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