让人欢喜让人忧的迭代

跟一些比较牛X的程序员交流，经常听到他们嘴里冒出一个不标准的英文单词，而loop、iterate、traversal和recursion如果不在其内，总觉得他还不够牛X。当让，真正牛X的绝对不会这么说的，他们只是说“循环、迭代、遍历、递归”，然后再问“这个你懂吗？”。哦，这就是真正牛X的程序员。不过，他也仅仅是牛X罢了，还不是大神。大神程序员是什么样儿呢？他是扫地僧，大隐隐于市。 先搞清楚这些名词再说别的： * 循环（loop），指的是在满足条件的情况下，重复执行同一段代码。比如，while语句。 * 迭代（iterate），指的是按照某种顺序逐个访问列表中的每一项。比如，for语句。 * 递归（recursion），指的是一个函数不断调用自身的行为。比如，以编程方式输出著名的斐波纳契数列。 * 遍历（traversal），指的是按照一定的规则访问树形结构中的每个节点，而且每个节点都只访问一次。 对于这四个听起来高深莫测的词汇，在教程中，已经涉及到了一个——循环（loop），本经主要介绍一下迭代（iterate），看官在网上google，就会发现，对于迭代和循环、递归之间的比较的文章不少，分别从不同角度将它们进行了对比。这里暂不比较，先搞明白python中的迭代。之后适当时机再比较，如果我不忘记的话，哈哈。 ## 逐个访问 在python中，访问对象中每个元素，可以这么做：（例如一个list） ~~~ >>> lst ['q', 'i', 'w', 's', 'i', 'r'] >>> for i in lst: ... print i, ... q i w s i r ~~~ 除了这种方法，还可以这样： ~~~ >>> lst_iter = iter(lst) #对原来的list实施了一个iter() >>> lst_iter.next() #要不厌其烦地一个一个手动访问 'q' >>> lst_iter.next() 'i' >>> lst_iter.next() 'w' >>> lst_iter.next() 's' >>> lst_iter.next() 'i' >>> lst_iter.next() 'r' >>> lst_iter.next() Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> StopIteration ~~~ 做为一名优秀的程序员，最佳品质就是“懒惰”，当然不能这样一个一个地敲啦，于是就： ~~~ >>> while True: ... print lst_iter.next() ... Traceback (most recent call last): #居然报错，而且错误跟前面一样？什么原因 File "<stdin>", line 2, in <module> StopIteration >>> lst_iter = iter(lst) #那就再写一遍，上面的错误暂且搁置，回头在研究 >>> while True: ... print lst_iter.next() ... q #果然自动化地读取了 i w s i r Traceback (most recent call last): #读取到最后一个之后，报错，停止循环 File "<stdin>", line 2, in <module> StopIteration >>> ~~~ 首先了解一下上面用到的那个内置函数：iter(),官方文档中有这样一段话描述之： > iter(o[, sentinel]) > > Return an iterator object. The first argument is interpreted very differently depending on the presence of the second argument. Without a second argument, o must be a collection object which supports the iteration protocol (the **iter**() method), or it must support the sequence protocol (the **getitem**() method with integer arguments starting at 0). If it does not support either of those protocols, TypeError is raised. If the second argument, sentinel, is given, then o must be a callable object. The iterator created in this case will call o with no arguments for each call to its next() method; if the value returned is equal to sentinel, StopIteration will be raised, otherwise the value will be returned. 大意是说...(此处故意省略若干字，因为我相信看此文章的看官英语水平是达到看文档的水平了，如果没有，也不用着急，找个词典什么的帮助一下。) 尽管不翻译了，但是还要提炼一下主要的东西： * 返回值是一个迭代器对象 * 参数需要是一个符合迭代协议的对象或者是一个序列对象 * next()配合与之使用 什么是“可迭代的对象”呢？一般，我们常常将哪些能够用for来一个一个读取元素的对象，就称之为可迭代的对象。那么for也就被称之为迭代工具。所谓迭代工具，就是能够按照一定顺序扫描迭代对象的每个元素（按照从左到右的顺序），显然，除了for之外，还有别的可以称作迭代工具，比如列表解析，in来判断某元素是否属于序列对象等。 那么，刚才介绍的iter()的功能呢？它与next()配合使用，也是实现上述迭代工具的作用。在python中，甚至在其它的语言中，迭代这块的说法比较乱，主要是名词乱，刚才我们说，那些能够实现迭代的东西，称之为迭代工具，就是这些迭代工具，不少程序员都喜欢叫做迭代器。当然，这都是汉语翻译，英语就是iterator。 看官看上面的所有例子会发现，如果用for来迭代，当到末尾的时候，就自动结束了，不会报错。如果用iter()...next()迭代，当最后一个完成之后，它不会自动结束，还要向下继续，但是后面没有元素了，于是就报一个称之为StopIteration的错误（这个错误的名字叫做：停止迭代，这哪里是报错，分明是警告）。 看官还要关注iter()...next()迭代的一个特点。当迭代对象lst_iter被迭代结束，即每个元素都读取一边之后，指针就移动到了最后一个元素的后面。如果再访问，指针并没有自动返回到首位置，而是仍然停留在末位置，所以报StopIteration，想要再开始，需要重新再入迭代对象。所以，列位就看到，当我在上面重新进行迭代对象赋值之后，又可以继续了。这在for等类型的迭代工具中是没有的。 ## 文件迭代器 现在有一个文件，名称：208.txt，其内容如下： ~~~ Learn python with qiwsir. There is free python course. The website is: http://qiwsir.github.io Its language is Chinese. ~~~ 用迭代器来操作这个文件，我们在前面讲述文件有关知识的时候已经做过了，无非就是： ~~~ >>> f = open("208.txt") >>> f.readline() #读第一行 'Learn python with qiwsir.\n' >>> f.readline() #读第二行 'There is free python course.\n' >>> f.readline() #读第三行 'The website is:\n' >>> f.readline() #读第四行 'http://qiwsir.github.io\n' >>> f.readline() #读第五行，也就是这真在读完最后一行之后，到了此行的后面 'Its language is Chinese.\n' >>> f.readline() #无内容了，但是不报错，返回空。 '' ~~~ 以上演示的是用readline()一行一行地读。当然，在实际操作中，我们是绝对不能这样做的，一定要让它自动进行，比较常用的方法是： ~~~ >>> for line in f: #这个操作是紧接着上面的操作进行的，请看官主要观察 ... print line, #没有打印出任何东西 ... ~~~ 这段代码之所没有打印出东西来，是因为经过前面的迭代，指针已经移到了最后了。这就是迭代的一个特点，要小心指针的位置。 ~~~ >>> f = open("208.txt") #从头再来 >>> for line in f: ... print line, ... Learn python with qiwsir. There is free python course. The website is: http://qiwsir.github.io Its language is Chinese. ~~~ 这种方法是读取文件常用的。另外一个readlines()也可以。但是，需要有一些小心的地方，看官如果想不起来小心什么，可以在将关于文件的课程复习一边。 上面过程用next()也能够读取。 ~~~ >>> f = open("208.txt") >>> f.next() 'Learn python with qiwsir.\n' >>> f.next() 'There is free python course.\n' >>> f.next() 'The website is:\n' >>> f.next() 'http://qiwsir.github.io\n' >>> f.next() 'Its language is Chinese.\n' >>> f.next() Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> StopIteration ~~~ 如果用next()，就可以直接读取每行的内容。这说明文件是天然的可迭代对象，不需要用iter()转换了。 再有，我们用for来实现迭代，在本质上，就是自动调用next()，只不过这个工作，已经让for偷偷地替我们干了，到这里，列位是不是应该给for取另外一个名字：它叫雷锋。 前面提到了，列表解析也能够做为迭代工具，在研究列表的时候，看官想必已经清楚了。那么对文件，是否可以用？试一试： ~~~ >>> [ line for line in open('208.txt') ] ['Learn python with qiwsir.\n', 'There is free python course.\n', 'The website is:\n', 'http://qiwsir.github.io\n', 'Its language is Chinese.\n'] ~~~ 至此，看官难道还不为列表解析所折服吗？真的很强大，又强又大呀。 其实，迭代器远远不止上述这么简单，下面我们随便列举一些，在python中还可以这样得到迭代对象中的元素。 ~~~ >>> list(open('208.txt')) ['Learn python with qiwsir.\n', 'There is free python course.\n', 'The website is:\n', 'http://qiwsir.github.io\n', 'Its language is Chinese.\n'] >>> tuple(open('208.txt')) ('Learn python with qiwsir.\n', 'There is free python course.\n', 'The website is:\n', 'http://qiwsir.github.io\n', 'Its language is Chinese.\n') >>> "$$$".join(open('208.txt')) 'Learn python with qiwsir.\n$$$There is free python course.\n$$$The website is:\n$$$http://qiwsir.github.io\n$$$Its language is Chinese.\n' >>> a,b,c,d,e = open("208.txt") >>> a 'Learn python with qiwsir.\n' >>> b 'There is free python course.\n' >>> c 'The website is:\n' >>> d 'http://qiwsir.github.io\n' >>> e 'Its language is Chinese.\n' ~~~ 上述方式，在编程实践中不一定用得上，只是向看官展示一下，并且看官要明白，可以这么做，不是非要这么做。 补充一下，字典也可以迭代，看官自己不妨摸索一下（其实前面已经用for迭代过了，这次请摸索一下用iter()...next()手动一步一步迭代）。