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作者| 慕課網(wǎng)精英講師 朱廣蔚
在數(shù)學(xué)中，集合表示由一個(gè)或多個(gè)確定的元素所構(gòu)成的整體。在 Python 中，列表、元組、集合可以用于表示數(shù)學(xué)中的集合。
例如，分別使用列表、元組、集合表示了一個(gè)包含 3 個(gè)字符串的集合：
Python 提供了 for … in 循環(huán)，用于對(duì)列表、元組、集合中的元素進(jìn)行遍歷。能夠被 for … in 循環(huán)遍歷的對(duì)象被稱為可迭代對(duì)象 iterable，列表、元組、集合均屬于可迭代對(duì)象。使用 for … in 循環(huán)遍歷可迭代對(duì)象的例子如下：
list = ['www', 'imooc', 'com']for item in list: print(item)代碼塊123
tuple = ('www', 'imooc', 'com')for item in tuple: print(item)代碼塊123
set = {'www', 'imooc', 'com'}for item in set: print(item)代碼塊1231.2 盡可能使用 for … in 循環(huán)進(jìn)行遍歷
如果需要遍歷的對(duì)象是列表，可以通過訪問索引的方式進(jìn)行遍歷，代碼如下：
strings = ['www', 'imooc', 'com']i = 0while i < len(strings): string = strings[i] print(string) i = i + 1代碼塊123456
以上的遍歷方式中，要求 strings 是一個(gè)列表，如果 strings 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化：使用集合而不是列表表示 strings，那么通過訪問索引的方式進(jìn)行遍歷的代碼就會(huì)失效。
strings = {'www', 'imooc', 'com'}i = 0while i < len(strings): string = strings[i] print(string) i = i + 1代碼塊123456
因?yàn)?strings 是一個(gè)集合，不支持索引操作，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行錯(cuò)誤：
Traceback (most recent call last): File "strings.py", line 5, in <module> string = strings[i]TypeError: 'set' object does not support indexing代碼塊1234
應(yīng)盡可能使用 for … in 循環(huán)遍歷可迭代對(duì)象，如果可迭代對(duì)象的數(shù)據(jù)類型發(fā)生變化，從列表變成集合，使用for … in 循環(huán)遍歷的代碼則無需改變。
2. 迭代器 iterator1.1 什么是迭代器迭代器 iterator 是一個(gè)特殊的對(duì)象，用于遍歷訪問可迭代對(duì)象 iterable。Python 通過迭代器 iterator 實(shí)現(xiàn) for … in 循環(huán)語(yǔ)句，用戶編寫的 for … in 循環(huán)代碼如下：
for item in iterable: print(item)代碼塊12
這段 for … in 循環(huán)代碼會(huì)被翻譯為如下：
iterator = iter(iterable)while True: try: item = next(iterator) print(item) except StopIteration: break代碼塊1234567
下面通過一個(gè)具體的例子，了解如何通過迭代器實(shí)現(xiàn) for … in 循環(huán)，使用 for … in 循環(huán)遍歷列表的代碼如下：
list = ['www', 'imooc', 'com']for item in list: print(item)代碼塊123
Python 把以上 for … in 循環(huán)轉(zhuǎn)換為如下功能等價(jià)的代碼：
list = ['www', 'imooc', 'com']listIterator = iter(list)while True: try: item = next(listIterator) print(item) except StopIteration: break代碼塊12345678
以上兩段代碼均輸出相同的結(jié)果，如下所示：
wwwimooccom代碼塊1233. 迭代協(xié)議
使用迭代器遍歷訪問可迭代對(duì)象，要求迭代器和可迭代對(duì)象遵循迭代協(xié)議，迭代協(xié)議如下：
- 可迭代對(duì)象 iterable 提供成員方法 __iter__，該方法返回用于遍歷的迭代器 iterator
class Iterable: def __iter__(self):代碼塊12
- 迭代器 iterator 提供成員方法 __next__，該方法返回下一個(gè)被遍歷的元素
class Iterator: def __next__(self):代碼塊12
- 異常 StopIteration，當(dāng)遍歷完全部的元素后，成員方法 __next__ 拋出一個(gè)特殊的異常 Stop Iteration 表示遍歷結(jié)束
- 內(nèi)置函數(shù) iter，用于獲取可迭代對(duì)象對(duì)應(yīng)的迭代器
def iter(iterable): iterator = iterable.__iter__() return iterator代碼塊123
- 內(nèi)置函數(shù) next，用于獲取下一個(gè)被遍歷的元素
def next(iterator): item = iterator.__next__() return item代碼塊123
根據(jù)以上的迭代協(xié)議，即可將 for … in 循環(huán)翻譯為如下等價(jià)代碼：
iterator = iter(iterable)while True: try: item = next(iterator) print(item) except StopIteration: break代碼塊12345674. 實(shí)現(xiàn)一個(gè)自定義的迭代器4.1 通過單鏈表實(shí)現(xiàn)堆棧
通過單鏈表實(shí)現(xiàn)堆棧，圖示如下：
通過單鏈表實(shí)現(xiàn)堆棧
在上圖中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有兩個(gè)字段: item 和 next，item 用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，next 指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，head 指針指向堆棧的頂部。描述堆棧的 Python 代碼如下：
class Node: def __init__(self, item): self.item = item self.next = Noneclass Stack: def __init__(self): self.head = None def push(self, item): node = Node(item) node.next = self.head self.head = nodestack = Stack()stack.push('a')stack.push('b')stack.push('c')代碼塊123456789101112131415161718
class StackIterator: def __init__(self, stack): self.stack = stack self.cursor = self.stack.head def __next__(self): if self.cursor == None: raise StopIteration else: item = self.cursor.item self.cursor = self.cursor.next return item代碼塊123456789101112
在定義了 StackIterator 后，在 Stack 中增加一個(gè)新的成員方法 __iter__，返回 Stack 對(duì)應(yīng)的迭代器，代碼如下：
class Stack: def __iter__(self): return StackIterator(self) 代碼塊1234.3 通過 while 循環(huán)遍歷堆棧
在實(shí)現(xiàn)了迭代協(xié)議后，使用 while 循環(huán)顯示的使用 iter、next、StopIteration 完成對(duì) stack 的遍歷，代碼如下：
stackIterator = iter(stack)while True: try: item = next(stackIterator) print(item) except StopIteration: break代碼塊1234567
程序依次壓入 ‘a(chǎn)’、‘b’、‘c’，遍歷時(shí)以壓入相反的順序輸出，結(jié)果如下：
cba代碼塊1234.4 通過 for … in 循環(huán)遍歷堆棧
在實(shí)現(xiàn)了迭代協(xié)議后，可以通過 for … in 循環(huán)進(jìn)行遍歷，代碼如下：
for item in stack: print(item)代碼塊12
與上一節(jié)的代碼相比，代碼要簡(jiǎn)潔很多，程序輸出相同的結(jié)果如下：
cba代碼塊123
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