Методическая разработка «Протокол итератора в Python»

МУНИЦИПАЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЦЕНТР ДЕТСКОГО ТЕХНИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА»

Методическая разработка

«Протокол итератора в Python»

к дополнительной общеобразовательной

общеразвивающей программе

технической направленности

«Программирование на Python»

Возраст детей: 10-17 лет

Автор: Костычев Вадим Александрович

г. Заречный Пензенской области

2026 г.

Данный материал предназначен для преподавателей информатики, программирования и студентов (учащихся), изучающих язык программирования Python. Он может быть использован как на лекциях, так и при проведении практических занятий или самостоятельной работе.

Цель: сформировать у учащихся чёткое понимание разницы между итерацией, итерируемым объектом и итератором, а также научить реализовывать протокол итератора с помощью магических методов __iter__ и __next__.

Задачи:

1. Объяснить ключевые термины: итерация, итерируемый объект, итератор.

2. Показать, как Python определяет, является ли объект итерируемым.

3. Научить реализовывать итерируемые объекты через __iter__ или __getitem__.

4. Продемонстрировать создание собственного итератора с использованием __iter__ и __next__.

5. Разобрать два подхода: когда объект сам является итератором и когда итератор вынесен в отдельный класс.

Основные понятия

Итерация — это процесс повторного выполнения действий. В Python она чаще всего используется для перебора элементов в коллекциях:

for i in range(3):

print("Привет!") # Итерация: повтор 3 раза

Итерируемый объект (iterable) – это объект, по которому можно пройтись в цикле for. Примеры: str, list, tuple, set, dict.

Чтобы объект стал итерируемым, он должен:

- иметь метод __iter__(), или

- иметь метод __getitem__() с целочисленными индексами.

Функция iter(obj) пытается вызвать obj.__iter__(). Если его нет — ищет obj.__getitem__.

Итератор (iterator) – это объект, который:

- умеет возвращать по одному элементу за раз,

- реализует метод __next__(),

- выбрасывает StopIteration, когда элементы закончились.

Итератор сам по себе является итерируемым, потому что имеет метод __iter__(), возвращающий self.

Как работает цикл for «под капотом»?

Код:

for x in [1, 2, 3]:

print(x)

На самом деле выполняется так:

it = iter([1, 2, 3]) # Получаем итератор

while True:

try:

x = next(it) # Вызываем __next__()

print(x)

except StopIteration:

break # Выходим, когда элементы кончились

Цикл for автоматически обрабатывает StopIteration.

Делаем свой класс итерируемым

Способ 1: через __iter__

class Student:

def __init__(self, name, surname):

self.name = name

self.surname = surname

def __iter__(self):

return iter(self.surname) # Возвращаем итератор строки

s = Student("Анна", "Петрова")

for char in s:

print(char) # Печатает: П е т р о в а

Здесь Student — итерируемый объект, но не итератор.

Способ 2: через __getitem__

class Digits:

def __init__(self, number):

self.digits = list(str(number))

def __getitem__(self, index):

return self.digits[index]

d = Digits(123)

for digit in d:

print(digit) # 1, 2, 3

Python автоматически создаёт итератор, вызывая __getitem__(0), __getitem__(1) и т.д.

Создаём собственный итератор

Чтобы объект сам был итератором, он должен реализовывать оба метода:

- __iter__(self) → возвращает self

- __next__(self) → возвращает следующий элемент или вызывает StopIteration

Пример: перебор имени и фамилии по буквам

class Student:

def __init__(self, name, surname):

self.full_name = name + " " + surname

self.index = 0

def __iter__(self):

self.index = 0 # Сброс при новой итерации

return self

def __next__(self):

if self.index

char = self.full_name[self.index]

self.index += 1

return char

else:

raise StopIteration

s = Student("Иван", "Сидоров")

for c in s:

print(c) # И в а н С и д о р о в

Без __iter__, возвращающего self, объект не будет работать в for, даже если есть __next__.

Итератор в отдельном классе

Иногда логичнее вынести итератор в отдельный класс — особенно если итерация сложная или возможны разные способы обхода.

Пример: счётчик от low до high

class Counter:

def __init__(self, low, high):

self.low = low

self.high = high

def __iter__(self):

return CounterIterator(self.low, self.high)

class CounterIterator:

def __init__(self, low, high):

self.current = low - 1

self.high = high

def __iter__(self):

return self # Обязательно!

def __next__(self):

self.current += 1

if self.current

return self.current

raise StopIteration

# Использование

for num in Counter(1, 3):

print(num) # 1, 2, 3

Такой подход соответствует принципу разделения ответственности:

- Counter — хранит данные,

- CounterIterator — управляет обходом.

Протокол итератора — формальное определение

Объект считается:

- итерируемым, если имеет __iter__() или __getitem__();

- итератором, если имеет __iter__() (возвращает self) и __next__().

Это неформальный протокол, но он строго соблюдается встроенным поведением Python.

Заключение

- Цикл for использует iter() и next() «за кулисами».

- Любой итератор — это итерируемый объект, но не наоборот.

- Реализация протокола итератора даёт полный контроль над процессом перебора.

- Итератор можно сделать либо внутри класса, либо вынести в отдельный класс.

Проверь себя

1. Чем итерируемый объект отличается от итератора?

2. Почему объект без __iter__ и __getitem__ нельзя использовать в for?

3. Зачем итератору нужен метод __iter__, возвращающий self?

4. Когда лучше выносить итератор в отдельный класс?

5. Что произойдёт, если в __next__ не вызвать StopIteration?

6. Как работает for «под капотом»?

7. Можно ли сделать объект итерируемым только через __next__?