迭代器迭代器(英語:iterator),是使用户可在容器物件(container,例如鏈表或陣列)上遍訪的物件[1][2][3],設計人員使用此介面無需關心容器物件的内存分配的实现细节。其行为很像数据库技术中的游標(cursor),迭代器最早出现在1974年设计的CLU编程语言中。 在各種語言實作迭代器的方式皆不盡同,有些物件導向語言像Java、C#、Ruby、Python、Delphi都已將迭代器的特性內建語言當中,完美的跟語言整合,我們稱之隱式迭代器。但像是C++語言本身就沒有迭代器的特色,但STL仍利用模板實作了功能強大的迭代器。STL容器的數據的內存地址可能會重新分配(reallocate),與容器綁定的迭代器仍然可以定位到重新分配後的正確的內存地址。 描述内部迭代器内部的迭代器是高阶函数(通常接受匿名函数),比如 外部迭代器和迭代器模式外部的迭代器可以被认为是某种类型的指针,它有两个主要操作:引用在一个对象搜集(collection)中的一个特定元素(称为元素访问),和修改自身使其指向下一个元素(称为元素遍历)[4]。还必须有一种方式建立迭代器并指向容器的第一个元素,还要有某种方式确定何时迭代器已经穷尽了容器中所有的元素。依据语言和意向用途,迭代器还可以提供额外的操作或展示不同的行为。 迭代器的主要用途是允许用户处理一个容器的所有元素,而将用户隔离于容器的内部结构[2]。这允许容器以任何它希望的方式存储元素,而允许用户把它们看作就是简单的序列或列表。迭代器类通常设计为紧密协作于对应的容器类。容器类通常提供建立迭代器的方法。 循环计数器有时也被称为循环迭代器。但是循环计数器只提供遍历功能而不提供访问功能。 生成器实现迭代器的一种方式是使用受限形式的协程,也叫做生成器。不同于子例程,生成器协程可以向它的调用者多次产生返回值,而非只是返回一次。多数迭代器可自然的表达为生成器,但是因为生成器在被多次启用之间保存了自己的局部状态,它们特别适合于复杂的、有状态的迭代器,比如树遍历器。在不同的作者和语言之间,术语“生成器”和“迭代器”的用法上有微妙的差异和区别[5]。有些語言將二者視為同一介面,有些語言如JavaScript[6]則將之獨立化。在Python中,生成器是一个迭代器构造器,即返回一个迭代器的函数。下面的Python生成器返回一个斐波那契数列的迭代器,使用到了Python的 def fibonacci(limit):
a, b = 0, 1
for _ in range(limit):
yield a
a, b = b, a+b
for number in fibonacci(100): # 这个生成器构造了一个迭代器
print(number)
隐式迭代器一些面向对象语言比如C#、C++(后期版本)、 Delphi(后期版本)、Go、Java(后期版本)、Lua、Perl、Python、Ruby,提供了迭代一个容器对象的元素的内置方式,而不用介入一个显式的迭代器对象。实际的迭代器对象可以在现实中存在,即便如此,它也不被暴露在这个语言的源代码中[4][7]。 隐式迭代器经常通过 for value in iterable:
print(value)
在Python中,可迭代者(iterable)是可以被转换成迭代器的一个对象,接着在这个 在Smalltalk家族语言和受其启发的语言中,它们可以由搜集(collection)对象自身建立。比如下面Ruby例子: iterable.each do |value|
puts value
end
这种迭代风格有时叫做“内部迭代”,因为它的代码完全执行在可迭代对象的上下文(context)之内(它控制迭代的所有方面),而编程者只提供在每个步骤要执行的运算操作(使用匿名函数)。 支持列表推导式或类似构造的语言,还可以在结果列表的构造期间使用隐式迭代器,比如在Python中: names = [person.name for person in roster if person.male]
有时隐式迭代只能做到部份的隐藏实质。C++语言有一些用于隐式迭代的函数模板,比如 串流迭代器是对输入串流的一种有用的抽象,串流提供了潜在的无限可迭代的(但不必然可索引)的对象。一些语言,比如Perl和Python,将串流实现为迭代器。串流的可替代的实现包括数据驱动语言,比如AWK和sed。 迭代器分类迭代器范畴迭代器可以依据功能而归类,下面是迭代器范畴的一个(不完全)列表[8][9]:
迭代器类型不同的语言或它们所具有的函数库定义了自己的迭代器的类型,下面是一个(不完全)列表[11]:
語言範例C#在C#中,一種新形式的迭代器提供了函數語言程式設計中的生成器,使用 類似於Python中使用的 // Method that takes an iterable input (possibly an array)
// and returns all even numbers.
public static IEnumerable<int> GetEven(IEnumerable<int> numbers)
{
foreach(int i in numbers)
{
if (i % 2 == 0) yield return i;
}
}
C++ template<typename InputIterator>
void printall(InputIterator first, InputIterator last)
{
for(; first != last; ++first)
{
std::cout << *first << std::endl;
}
}
JavaJava JDK 1.2 版開始支持迭代器。每一個迭代器提供 Iterator iter = list.iterator();
//Iterator<MyType> iter = list.iterator(); in J2SE 5.0
while (iter.hasNext())
System.out.println(iter.next());
Python在Python中,迭代器是语言的基础部份,而在很多情况下是不可见的,因为它们隐含的用在了 for value in sequence:
print(value)
Python字典(某种形式的关联数组),在字典返回了键(key)的时候,可以直接在其上进行迭代: for key in dictionary:
value = dictionary[key]
print(key, value)
或者在字典 for key, value in dictionary.items():
print(key, value)
但是迭代器也可以被显式的使用和定义。对于一个可迭代的序列类型或类,内建的函数 it = iter(sequence)
while True:
try:
#value = it.next() # in Python 2.x
value = next(it) # in Python 3.x
except StopIteration:
break
print(value)
任何用户定义的类都可以通过定义返回迭代器对象的 RubyRuby程序員可以用yield關鍵字定義迭代器,又將迭代器和生成器分开。 0..42.each do |n|
puts n
end
...以及... for n in 0..42
puts n
end
Rust使用Rust可以对向量的元素进行迭代,或者创建自己的迭代器。每个迭代器都有适配器(map,filter,skip,take……)。 for n in 0..42 {
println!("{}", n);
}
fibonacci()下面是一个自定义迭代器。 for i in fibonacci().skip(4).take(4) {
println!("{}", i);
}
參見引用
外部連結
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