python 可迭代，迭代器，生成器，装饰器

1. 可迭代（Iterable）

可迭代 是指一个对象可以返回一个迭代器的对象。也就是说，它实现了 __iter__() 方法或 __getitem__() 方法。常见的可迭代对象有列表、元组、字符串、字典和集合。

from collections.abc import Iterablei = 100
s = "hello"
l = [1, 2, 3]
t = (1, 2, 3)
d = {"name": "qiku"}
set0 = {1, 2, 3}print(isinstance(i, Iterable),  # False, 整数不可迭代isinstance(s, Iterable),  # True, 字符串可迭代isinstance(l, Iterable),  # True, 列表可迭代isinstance(t, Iterable),  # True, 元组可迭代isinstance(d, Iterable),  # True, 字典可迭代（迭代的是键）isinstance(set0, Iterable) # True, 集合可迭代
)

2. 迭代器（Iterator）

迭代器 是一个对象，它实现了 __iter__() 和 __next__() 方法（在 Python 3 中，__next__() 方法被称为 __next__()）。迭代器可以用于遍历序列中的元素，每次调用 __next__() 方法时，它返回序列中的下一个元素。迭代器在遍历完所有元素后会抛出 StopIteration 异常。

from collections.abc import Iterable, Iterator  # 从 collections.abc 模块导入 Iterable 和 Iteratorclass MyDatas:def __init__(self, n):# 初始化数据列表，从 1 到 nself.datas = [i for i in range(1, n + 1)]self.current_index = 0  # 当前索引，初始化为 0def __iter__(self):# 返回自身，因为它既是可迭代对象也是迭代器return selfdef __next__(self):# 如果当前索引超出数据列表的长度，抛出 StopIteration 异常，表示迭代结束if self.current_index >= len(self.datas):raise StopIterationelse:# 返回当前索引的数据，并将当前索引加 1current = self.datas[self.current_index]self.current_index += 1return currentmd = MyDatas(5)  # 创建一个包含 1 到 5 的 MyDatas 实例# 打印 md 是否是 Iterable 和 Iterator
print(isinstance(md, Iterable), isinstance(md, Iterator))# 遍历 MyDatas 实例中的所有数据
for d in md:print(d)

3. 生成器（Generator）

生成器 是一种特殊类型的迭代器，使用函数和 yield 关键字来创建。生成器函数可以像普通函数一样定义，但它们使用 yield 来返回值，而不是 return。每次调用生成器的 __next__() 方法时，它会从上次 yield 语句处继续执行，直到遇到下一个 yield 语句或函数结束。

# 定义一个列表 l0，并打印其内存大小
l0 = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]
print(l0.__sizeof__())  # 打印 l0 列表在内存中占用的字节数
print(l0[15])  # 打印列表中索引为 15 的元素# 定义一个生成器表达式 t0，并打印其内存大小
t0 = (i for i in range(1, 1000000000))
print(t0.__sizeof__())  # 打印生成器 t0 在内存中占用的字节数
print(isinstance(t0, Iterable), isinstance(t0, Iterator), isinstance(t0, Generator))  
# 打印 t0 是否是 Iterable、Iterator 和 Generator 类型
print(next(t0), next(t0))  # 打印生成器 t0 的前两个值# 定义一个生成器函数 my_datas
def my_datas():yield 1yield 2yield 3yield 10yield 20yield 30return 100  # 生成器结束时返回的值r = my_datas()  # 创建生成器对象 rprint(type(r))  # 打印生成器对象 r 的类型# 使用 while 循环遍历生成器 r 的所有值
while True:try:print(next(r))  # 打印生成器 r 的下一个值except StopIteration as e:  # 捕捉 StopIteration 异常，表示生成器已结束print("取完了", e)  # 打印生成器结束时返回的值break  # 退出循环

生成器在内存中占用的字节数通常是固定的，比如在上述例子中是 184 字节。即使列表的元素数量增加，生成器的内存占用也不会显著增加。相比之下，当列表中的元素数量增加时，其内存占用量会显著增长。这是因为列表需要为每个元素分配额外的内存来存储数据。而生成器只在需要时生成数据，因而在处理大量数据时，生成器通常比列表更加节省内存。

4. 装饰器（Decorator）不改变函数原有实现给函数添加新功能

装饰器 是一种用于修改或扩展函数或方法行为的设计模式。装饰器是一个函数，它接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数。它们常用于日志记录、权限检查、缓存等。

import time
import random# 定义一个装饰器函数 cost_time，用于计算函数执行时间
def cost_time(f):# 定义内部函数 calc，计算并打印被装饰函数的执行时间def calc():start = time.time()  # 记录开始时间f()  # 调用被装饰的函数print(f"函数{f.__name__}开销:{time.time() - start}")  # 计算并打印执行时间return calc  # 返回内部函数 calc# 生成一个包含 10000 个随机整数的列表 datas
datas = [random.randint(0, 10000) for i in range(10000)]
# 创建 datas 的副本 datas2
datas2 = datas.copy()# 使用 cost_time 装饰器装饰 my_sort1 函数
@cost_time
def my_sort1():datas.sort(reverse=True)  # 对列表 datas 进行降序排序print(datas)  # 打印排序后的列表# 使用 cost_time 装饰器装饰 my_sort2 函数
@cost_time
def my_sort2():datas3 = sorted(datas2, reverse=True)  # 对列表 datas2 进行降序排序，并生成新列表 datas3print(datas3)  # 打印排序后的新列表# 调用装饰后的 my_sort1 函数，计算其执行时间并打印排序结果
my_sort1()# 调用装饰后的 my_sort2 函数，计算其执行时间并打印排序结果
my_sort2()