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Lua 疊代器

Lua 疊代器

疊代器(iterator)是一種對象,它能夠用來遍歷標准模板庫容器中的部分或全部元素,每個疊代器對象代表容器中的確定的地址

在Lua中疊代器是一種支持指針類型的結構,它可以遍歷集合的每一個元素。


泛型 for 疊代器

泛型 for 在自己內部保存疊代函數,實際上它保存三個值:疊代函數、狀態常量、控製變量。

泛型 for 疊代器提供了集合的 key/value 對,語法格式如下:

for k, v in pairs(t) do
    print(k, v)
end

上面代碼中,k, v為變量列表;pairs(t)為表達式列表。

查看以下實例:

array = {"Lua", "Tutorial"}
for key,value in ipairs(array) 
do
   print(key, value)
end

以上代碼執行輸出結果為:

1  Lua
2  Tutorial

以上實例中我們使用了 Lua 默認提供的疊代函數 ipairs。

下面我們看看泛型 for 的執行過程:

  • 首先,初始化,計算in後面表達式的值,表達式應該返回泛型 for 需要的三個值:疊代函數、狀態常量、控製變量;與多值賦值一樣,如果表達式返回的結果個數不足三個會自動用nil補足,多出部分會被忽略。
  • 第二,將狀態常量和控製變量作為參數調用疊代函數(注意:對於for結構來說,狀態常量沒有用處,僅僅在初始化時獲取他的值併傳遞給疊代函數)。
  • 第三,將疊代函數返回的值賦給變量列表。
  • 第四,如果返回的第一個值為nil循環結束,否則執行循環體。
  • 第五,回到第二步再次調用疊代函數

在Lua中我們常常使用函數來描述疊代器,每次調用該函數就返回集合的下一個元素。Lua 的疊代器包含以下兩種類型:

  • 無狀態的疊代器
  • 多狀態的疊代器

無狀態的疊代器

無狀態的疊代器是指不保留任何狀態的疊代器,因此在循環中我們可以利用無狀態疊代器避免創建閉包花費額外的代價。

每一次疊代,疊代函數都是用兩個變量(狀態常量和控製變量)的值作為參數被調用,一個無狀態的疊代器只利用這兩個值可以獲取下一個元素。

這種無狀態疊代器的典型的簡單的例子是ipairs,它遍歷數組的每一個元素。

以下實例我們使用了一個簡單的函數來實現疊代器,實現 數字 n 的平方:

function square(iteratorMaxCount,currentNumber)
   if currentNumber<iteratorMaxCount
   then
      currentNumber = currentNumber+1
   return currentNumber, currentNumber*currentNumber
   end
end
for i,n in square,3,0
do
   print(i,n)
end

以上實例輸出結果為:

1    1
2    4
3    9

疊代的狀態包括被遍歷的表(循環過程中不會改變的狀態常量)和當前的索引下標(控製變量),ipairs和疊代函數都很簡單,我們在Lua中可以這樣實現:

function iter (a, i)
    i = i + 1
    local v = a[i]
    if v then
       return i, v
    end
end
 
function ipairs (a)
    return iter, a, 0
end

當Lua調用ipairs(a)開始循環時,他獲取三個值:疊代函數iter、狀態常量a、控製變量初始值0;然後Lua調用iter(a,0)返回1,a[1](除非a[1]=nil);第二次疊代調用iter(a,1)返回2,a[2]……直到第一個nil元素。


多狀態的疊代器

很多情況下,疊代器需要保存多個狀態信息而不是簡單的狀態常量和控製變量,最簡單的方法是使用閉包,還有一種方法就是將所有的狀態信息封裝到table內,將table作為疊代器的狀態常量,因為這種情況下可以將所有的信息存放在table內,所以疊代函數通常不需要第二個參數。

以下實例我們創建了自己的疊代器:

array = {"Lua", "Tutorial"}
function elementIterator (collection)
   local index = 0
   local count = #collection
   -- 閉包函數
   return function ()
      index = index + 1
      if index <= count
      then
         --  返回疊代器的當前元素
         return collection[index]
      end
   end
end
for element in elementIterator(array)
do
   print(element)
end

以上實例輸出結果為:

Lua
Tutorial

以上實例中我們可以看到,elementIterator 內使用了閉包函數,實現計算集合大小併輸出各個元素。