（十一）可迭代对象与迭代器

1. 从 for 展开到 iter 与 next

第二章已经看到：一个 map 对象读完后，再读只剩空结果。列表则能重新从第一项开始。区别在于：列表保存数据，迭代器还保存当前读到的位置。

# iter 从列表取得迭代器；next 让这个迭代器向前读取一项。
values = [20, 35]
reader = iter(values)
print(next(reader))
print(next(reader))
# 给 next 提供默认值后，读完时返回默认值，而不是继续索引列表。
print(next(reader, "读完了"))
print(list(reader))
# 对列表再次调用 iter，取得一份从头开始的读取位置。
print(list(iter(values)))

输出依次是 20、35、读完了、[]、[20, 35]。可迭代对象能通过 iter(...) 取得迭代器；迭代器响应 next(...)，依次提供值，并记录自己的进度。迭代器本身也是可迭代对象，对它调用 iter(reader) 就是取得它自身，进度不会重置。

标准迭代器通过 __iter__ 返回自身，通过 __next__ 提供下一项；读完时以 StopIteration 表示结束。这些双下划线方法组成迭代协议。for 会处理正常的结束信号，因此不用在每一轮自己写异常处理；自定义这些方法留到面向对象章节。

可以把 for item in values 理解为“先取一个迭代器，再不断取下一项，读完停止”。这是动作上的展开；手动写 next(reader) 而不给默认值，读完后会看到 StopIteration 报错。

2. 只遍历一次的统计函数

先后写 sum(values) 与 len(values)，隐含着数据支持长度查询。若收到的是 map，它没有 len，而且求和已经把迭代器读完。可以在同一轮里计算总量与条数：

# Iterable[int] 描述可逐项读取的数据，不要求它预先保存成列表。
from collections.abc import Iterable


def total_and_count(values: Iterable[int]) -> tuple[int, int]:
    total = 0
    count = 0
    for value in values:
        total += value
        count += 1
    return total, count


reader = map(int, ["20", "35"])
print(total_and_count(reader))
print(list(reader))
print(total_and_count([10, 15, 30]))

得到 (55, 2)、[]、(55, 3)。统计函数消费了传进来的读取位置。需要重新统计时，对保存的数据重新建立迭代器，或者重新建立数据来源。这个版本对 n 项数据遍历一次，工作量为 $O(n)$，函数额外保存的统计状态为 $O(1)$。内置 iter 与 next