Iterators trong Python - Python căn bản

Trong bài này chúng ta sẽ tìm hiểu khái niệm iterators trong Python, đây là những đối tượng có những hàm hoặc phương thức hỗ trợ lặp riêng, thường là những kiểu dữ liệu dạng danh sách như mảng.

Mặc dù có thể sử dụng vòng lặp để lặp qua các phần tử của các iterators. Tuy nhiên, việc sử dụng những hàm hỗ trợ riêng của nó sẽ giúp ta lặp một cách an toàn hơn, điển hình nhất là việc ghi nhớ lại vị trí của phần đã lặp cuối cùng.

1. Iterators trong Python là gì?

Trong Python, iterators là những đối tượng (object) được hỗ trợ những tính năng lặp riêng biệt, không cần phải sử dụng những vòng lặp thông thường như vòng lặp for hay vòng lặp while.

Một số đối tượng như list, tuple, string là những iterators, bởi bạn có thể sử dụng hàm iter() để tạo chúng thành một iterators, sau đó sử dụng những hàm như next() để lặp qua từng phần tử.

Về mặt kỹ thuật thì một iterator object phải implement từ hai phương thức __iter__() và __next__(), được gọi chung là iterator protocol. Và để giúp lập trình viên sử dụng dễ dàng hơn thì hai build-in function ra đời, đó là iter() và next().

Lặp tuple với Iterators trong Python

Hãy xem ví dụ dưới đây.

# Danh sách dạng tuple
words = ("Xin", "chào", "các", "bạn")

# Chuyển nó thành Iterators
iword = iter(words)

# Sử dụng next để lấy từng phần tử
print(next(iword)) # Xin
print(next(iword)) # Chào
print(next(iword)) # Các
print(next(iword)) # Bạn

Chạy lên kết quả sẽ như sau:

Hàm next sẽ trả về phần tử tiếp theo tính từ vị trí được đánh dấu là đã lặp cuối cùng. Chính vì vậy mình đã dễ dàng lấy ra 4 phần tử bằng bốn lệnh next().

Lặp chuỗi bằng Iterators trong Python

Ta sẽ làm một ví dụ rất đơn giản, đó là in ra lần lượt từng kí tự của chuỗi "Zaidap.com.net".

Đương nhiên bạn có thể sử dụng vòng lặp để làm bài này, nhưng cách đơn giản nhất là sử dụng iterators.

# Chuỗi
domain = "Zaidap.com.net"

# Chuyển thành Iterator
idomain = iter(domain)

# Lấy ký tự đầu tiên
print(next(idomain))

# Lấy ký tự thứ 2
print(next(idomain))

Kết quả:

Lặp mảng bằng Iterators trong Python

# Danh sách mảng
my_list = [4, 7, 0, 3]

# Chuyển sang iterator
my_iter = iter(my_list)

# Lấy phần tử đầu tiên
print(next(my_iter))

# Lấy phần tử tiếp theo (thứ 2)
print(next(my_iter))

# Lấy phần tử tiếp theo (thứ 3)
print(my_iter.__next__())

# Lấy phần tử tiếp theo (thứ 4)
print(my_iter.__next__())

Trong ví dụ này mình có sử dụng my_iter.__next__(), thực ra nó có công dụng giống với hàm next(my_iter).

2. lặp Iterators trong Python

Bạn có thể sử dụng vòng lặp for hoặc while để lặp qua các phần tử của đối tượng Iterators.

Ví dụ vòng lặp for in 1:

# Danh sách mảng
my_list = [4, 7, 0, 3]

# Iterator
my_iter = iter(my_list)

# Lặp
for i in range(0, len(my_list)):
    print(next(my_iter))

Ví dụ vòng lặp for in 2:

# Danh sách mảng
my_list = [4, 7, 0, 3]

# Iterator
my_iter = iter(my_list)

# Lặp
for item in my_iter:
    print(item)

Ví dụ vòng lặp while:

Bạn phải kết hợp với lênh try .. except để bắt lỗi khi lặp hết phần tử nhé.

# Danh sách mảng
my_list = [4, 7, 0, 3]

# Iterator
my_iter = iter(my_list)

# Lặp
while True:
    try:
        print(next(my_iter))
    except StopIteration:
        break

3. Tự tạo ra Iterators trong Python

Để có thể tự tạo ra những đối tượng Iterators thì trong class bạn phải khai báo hai phương thức __iter__() và __next__().

• Phương thức __iter__() phải trả về chính đối tượng của lớp đó.
• Phương thức __next__() phải trả về phần tử tiếp theo trong dãy.

Ví dụ: Tạo một Iterator là danh sách các số chẵn lớn hơn 1.

class MyNumbers:
    def __iter__(self):
        self.a = 2 # Số chẵn bắt đầu bằng 2
        return self

    def __next__(self):
        x = self.a
        self.a += 2 # Tăng lên 2 đơn vị
        return x


mynumber = MyNumbers()
inumber = iter(mynumber)

print(next(inumber))
print(next(inumber))
print(next(inumber))
print(next(inumber))
print(next(inumber))

Kết quả:

4. StopIteration trong Python

Bạn có thể sử dụng StopIteration để để thoát khỏi chương trình lặp.

Xét lại ví dụ ở trên, mình muốn MyNumbers chỉ in các số chẵn lớn hơn 1 và bé hơn 11.

class MyNumbers:
    def __iter__(self):
        self.a = 2 # Số chẵn bắt đầu bằng 2
        return self

    def __next__(self):
        x = self.a
        self.a += 2 # Tăng lên 2 đơn vị
        if (self.a < 11):
            return x
        else :
            StopIteration

mynumber = MyNumbers()
inumber = iter(mynumber)

print(next(inumber))
print(next(inumber))
print(next(inumber))
print(next(inumber))
print(next(inumber)) # None

Lệnh print cuối cùng nó trả về None vì kết quả đã vượt khỏi số 10.

Trên là cách sử dụng và tạo Iterators trong Python. Chúc bạn thành công nhé!