实现自定义迭代器需定义__iter__和__next__方法，__iter__返回self，__next__返回下一个元素并在结束时抛出StopIteration异常，通过维护内部状态控制遍历过程，如斐波那契数列或二叉树深度优先遍历，还可实现__reversed__方法支持反向迭代，提升数据遍历的灵活性和代码可读性。
实现自定义迭代器，简单来说，就是赋予一个对象像列表、字典那样被
循环遍历的能力。核心在于定义
__iter__
和
__next__
这两个方法。
__iter__
返回迭代器对象本身，而
__next__
则负责返回序列中的下一个元素，并在没有更多元素时抛出
StopIteration
异常。
解决方案
- 定义一个类： 这个类将成为你的可迭代对象。
- 实现
__iter__
方法：
__iter__
方法应该返回迭代器对象本身 (通常是
self
)。它的主要作用是初始化迭代过程。
- 实现
__next__
方法：
__next__
方法是迭代的核心。它应该返回序列中的下一个元素。 当没有更多元素时，它必须抛出
StopIteration
异常。
- 维护迭代状态： 在类中需要维护一个内部状态，以便
__next__
方法知道要返回哪个元素。 这通常是一个索引或一个指向序列中当前位置的指针。
下面是一个简单的例子，创建一个可以迭代斐波那契数列的迭代器：
class FibonacciIterator: def __init__(self, limit): self.limit = limit self.a = 0 self.b = 1 self.count = 0 def __iter__(self): return self def __next__(self): if self.count < self.limit: result = self.a self.a, self.b = self.b, self.a + self.b self.count += 1 return result else: raise StopIteration # 使用迭代器 fib_iter = FibonacciIterator(10) for num in fib_iter: print(num)
为什么要实现
__iter__
方法？
__iter__
方法是 python 迭代器协议的一部分。 即使你的类本身就是迭代器（实现了
__next__
），你也需要实现
__iter__
方法，并返回
self
。 这是因为 Python 的
for
循环和
iter()
函数期望一个可迭代对象有一个
__iter__
方法，该方法返回一个迭代器。 如果没有
__iter__
方法，Python 就不知道如何从你的对象中获取迭代器。
如何处理更复杂的数据结构的迭代？
对于更复杂的数据结构，比如树或图，迭代器的实现会更加复杂。 你需要仔细考虑如何遍历数据结构，并维护正确的迭代状态。
例如，对于二叉树，你可以使用深度优先搜索 (DFS) 或广度优先搜索 (BFS) 来遍历树的节点。 迭代器需要维护一个栈或队列来跟踪要访问的节点。
以下是一个简单的二叉树节点类和深度优先搜索迭代器的示例：
class Treenode: def __init__(self, value): self.value = value self.left = None self.right = None class TreeIterator: def __init__(self, root): self.stack = [root] # 使用栈进行深度优先搜索 def __iter__(self): return self def __next__(self): if not self.stack: raise StopIteration node = self.stack.pop() if node.right: self.stack.append(node.right) if node.left: self.stack.append(node.left) return node.value # 创建一个简单的二叉树 root = TreeNode(1) root.left = TreeNode(2) root.right = TreeNode(3) root.left.left = TreeNode(4) root.left.right = TreeNode(5) # 使用迭代器遍历二叉树 tree_iter = TreeIterator(root) for value in tree_iter: print(value) # 输出：1 2 4 5 3
如何让迭代器支持
reversed()
函数？
要让你的自定义迭代器支持
reversed()
函数，你需要实现
__reversed__
方法。 这个方法应该返回一个新的迭代器，该迭代器以相反的顺序遍历序列。
例如，对于一个列表，你可以创建一个新的迭代器，从列表的末尾开始，向前遍历。
以下是一个支持
reversed()
函数的简单列表迭代器的示例：
class ListIterator: def __init__(self, data): self.data = data self.index = 0 def __iter__(self): return self def __next__(self): if self.index < len(self.data): value = self.data[self.index] self.index += 1 return value else: raise StopIteration def __reversed__(self): return ReversedListIterator(self.data) class ReversedListIterator: def __init__(self, data): self.data = data self.index = len(data) - 1 def __iter__(self): return self def __next__(self): if self.index >= 0: value = self.data[self.index] self.index -= 1 return value else: raise StopIteration my_list = [1, 2, 3, 4, 5] list_iter = ListIterator(my_list) for item in reversed(list_iter): print(item) # 输出：5 4 3 2 1
实现自定义迭代器可以让你更好地控制如何遍历你的数据结构，并使你的代码更具可读性和可维护性。 记住，关键在于正确地维护迭代状态并在没有更多元素时抛出
StopIteration
异常。
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