在 Python 中，迭代器是一种可以记住遍历位置的对象。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。今天我们就来学习如何使用 Python 的迭代器来遍历复杂的数据结构。
基本概念
首先，我们需要了解什么是迭代器。迭代器是一个实现了 iter 和 next 方法的对象。iter 方法返回迭代器对象本身，next 方法返回容器中的下一个值。如果容器中没有更多元素了，next 方法会抛出 StopIteration 异常。
# 创建一个简单的迭代器
class SimpleIterator:
def __init__(self, data):
self.data = data
self.index = 0
def __iter__(self):
return self
def __next__(self):
if self.index >= len(self.data):
raise StopIteration
value = self.data[self.index]
self.index += 1
return value
# 使用迭代器
iterator = SimpleIterator([1, 2, 3, 4])
for item in iterator:
print(item)输出：
1
2
3
4遍历列表
列表是 Python 中最常用的数据结构之一。我们可以使用内置的 iter 函数来创建列表的迭代器。
# 创建列表的迭代器
my_list = [1, 2, 3, 4, 5]
list_iterator = iter(my_list)
# 使用 next 函数遍历迭代器
print(next(list_iterator)) # 输出: 1
print(next(list_iterator)) # 输出: 2
print(next(list_iterator)) # 输出: 3
print(next(list_iterator)) # 输出: 4
print(next(list_iterator)) # 输出: 5遍历字典
字典是键值对的集合。我们可以使用 items 方法来获取字典的键值对，然后创建迭代器。
# 创建字典的迭代器
my_dict = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}
dict_iterator = iter(my_dict.items())
# 使用 next 函数遍历迭代器
print(next(dict_iterator)) # 输出: ('a', 1)
print(next(dict_iterator)) # 输出: ('b', 2)
print(next(dict_iterator)) # 输出: ('c', 3)遍历嵌套列表
嵌套列表是指列表中包含其他列表。我们可以使用递归函数来遍历嵌套列表。
# 定义一个递归函数来遍历嵌套列表
def flatten(nested_list):
for item in nested_list:
if isinstance(item, list):
yield from flatten(item)
else:
yield item
# 测试嵌套列表
nested_list = [1, [2, 3], [4, [5, 6]], 7]
flat_iterator = flatten(nested_list)
# 使用 next 函数遍历迭代器
print(next(flat_iterator)) # 输出: 1
print(next(flat_iterator)) # 输出: 2
print(next(flat_iterator)) # 输出: 3
print(next(flat_iterator)) # 输出: 4
print(next(flat_iterator)) # 输出: 5
print(next(flat_iterator)) # 输出: 6
print(next(flat_iterator)) # 输出: 7遍历生成器
生成器是一种特殊的迭代器，它使用 yield 关键字来生成值。生成器可以用来处理大量数据，而不需要一次性将所有数据加载到内存中。
# 定义一个生成器函数
def even_numbers(n):
for i in range(n):
if i % 2 == 0:
yield i
# 创建生成器
gen = even_numbers(10)
# 使用 next 函数遍历生成器
print(next(gen)) # 输出: 0
print(next(gen)) # 输出: 2
print(next(gen)) # 输出: 4
print(next(gen)) # 输出: 6
print(next(gen)) # 输出: 8遍历自定义对象
我们可以为自定义对象实现 iter 和 next 方法，使其成为可迭代对象。
# 定义一个自定义类
class MyIterable:
def __init__(self, data):
self.data = data
self.index = 0
def __iter__(self):
return self
def __next__(self):
if self.index >= len(self.data):
raise StopIteration
value = self.data[self.index]
self.index += 1
return value
# 创建自定义对象的实例
my_iterable = MyIterable([10, 20, 30, 40])
# 使用 for 循环遍历自定义对象
for item in my_iterable:
print(item)输出：
10
20
30
40实战案例：遍历文件系统
假设我们需要遍历一个目录及其子目录中的所有文件，并打印出文件路径。我们可以使用 os 模块中的 walk 函数来实现这个功能。
import os
# 定义一个函数来遍历目录
def walk_directory(directory):
for root, dirs, files in os.walk(directory):
for file in files:
yield os.path.join(root, file)
# 遍历当前目录及其子目录中的所有文件
for file_path in walk_directory('.'):
print(file_path)总结
本文介绍了如何使用 Python 迭代器来遍历各种复杂数据结构，包括基本概念、列表、字典、嵌套列表、生成器和自定义对象。我们还提供了一个实战案例，展示了如何遍历文件系统中的所有文件。
