Iterador

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Em programação de computadores orientada a objetos, um iterador (do inglês iterator) é um objeto que permite a um programador examinar um container, particularmente listas. Vários tipos de iteradores são frequentemente fornecidos através de uma interface de container. Apesar da interface e semântica de um determinado iterador serem fixas, iteradores são frequentemente implementados em termos de estruturas subjacentes a uma implementação de container e são muitas vezes ligados intimamente ao container para permitir a semântica operacional do iterador. Observe que um iterador percorre e também dá acesso aos elementos de dados em um container, mas não realiza iteração (isto é, não sem alguma liberdade significativa tomada com este conceito ou com uso trivial da terminologia). Um iterador é comportamentalmente semelhante a um cursor de banco de dados. Iteradores datam da linguagem de programação CLU de 1974.

Descrição[editar | editar código-fonte]

Iteradores externos e o padrão iterador[editar | editar código-fonte]

Um iterador externo pode ser imaginado como um tipo de ponteiro que possui duas operações primárias: referenciar um elemento particular na coleção de objetos (chamado elemento de acesso) e modificar a si mesmo para apontar para o próximo elemento (chamado elemento de travessia). Também deve existir uma maneira de criar um iterador para apontar para algum primeiro elemento bem como alguma maneira de determinar quando o iterador esgotou todos os elementos no container. Dependendo da linguagem e do uso pretendido, iteradores podem também fornecer operações adicionais ou exibir comportamentos diferentes.

O propósito primário de um iterador é permitir que um usuário processe cada elemento de um container enquanto isola o usuário da estrutura interna de um container. Isto permite que o container armazene elementos da maneira que ele desejar permitindo que o usuário trate-o como se ele fosse uma simples lista ou sequencia. Uma classe iterador normalmente é projetada em estreita coordenação com a classe container correspondente. Normalmente, o container fornece os métodos para criação de iteradores.

Observe que um contador de loop algumas vezes é referenciado como um iterador de loop. Um contador de loop, entretanto, apenas fornece a funcionalidade de travessia e não a funcionalidade de acesso ao elemento.

Geradores[editar | editar código-fonte]

Uma maneira de implementar iteradores é usar um tipo especial de subrotina, conhecida como um gerador, que pode produzir valores para o seu chamador várias vezes (em vez de retornar apenas um). A maioria dos iteradores são naturalmente expressíveis como geradores, mas devido aos geradores preservarem seu estado local entre as chamadas, eles são particularmente bem adaptados para iteradores stateful complexos, como atravessadores de árvore. Um exemplo de um gerador que retorna os números de Fibonacci usando declaração de produção (yield) da linguagemPython pode ser visto abaixo:

 def fibonacci():
     a, b = 0, 1
     while True:
         yield a
         a, b = b, a+b
 
 for numero in fibonacci():  # Utilização do gerador como um iterador
     print numero

Iteradores implícitos[editar | editar código-fonte]

Algumas linguagens orientadas a objetos como C#, Delphi (versões mais recentes), Go, Java (versões mais recentes), Lua, Perl, Python, Ruby, fornecem uma maneira intrínseca de iteração através de elementos de um objeto container sem a introdução de um objeto iterador explícito. Um objeto iterador real pode existir na realidade, mas se ele existir ele não é exposto dentro do código fonte da linguagem.

Iteradores implícitos são geralmente manifestados por uma declaração "foreach" (ou equivalente), como no seguinte exemplo em Python:

for valor in iteravel:
    print valor

Ou outras vezes eles podem ser criados por um objeto coleção propriamente dito, como neste exemplo em Ruby:

iteravel.each do |valor|
  puts valor
end

Este estilo de iteração é algumas vezes chamado "iteração interna" devido seu código executar completamente dentro do contexto do objeto iterável (que controla todos os aspectos da iteração) e o programador apenas fornecer a operação para executar em cada etapa (usando uma função anônima).

As linguagens que suportam compreensão de lista ou construções similares podem também fazer uso de iteradores implícitos durante a construção da lista de resultado, como em Python:

nomes = [pessoa.nome for pessoa in lista if pessoa.feminino]

Algumas vezes o natureza oculta implícita é apenas parcial. A linguagem C++ possui poucos templates de função, como for_each(), que permitem iteração implícita similar. Entretanto eles ainda requerem objetos interadores explícitos como sua entrada inicial. Porém uma vez inicializado a iteração subsequente ocorre implicitamente sem o uso continuado de qualquer objeto iterador exposto.

Em diferentes linguagens de programação[editar | editar código-fonte]

Python[editar | editar código-fonte]

Iteradores em Python são uma parte fundamental da linguagem e em muitos casos passam despercebidos, pois são utilizados implicitamente na declaração for (foreach), em compreensões de listas e em expressões geradoras. Todos os tipos de coleção padrões nativos de Python suportam iteração, bem como muitas classes que são parte da biblioteca padrão. O seguinte exemplo mostra uma iteração implícita típica sobre uma sequência:

 for valor in sequencia:
     print(valor)

Dicionários Python (uma forma de matriz associativa) também podem ser iterados diretamente, quando as chaves de dicionário são retornadas; ou o método items de um dicionário pode ser iterado sobre onde ele produz pares chave,valor correspondentes como uma tupla:

for chave in dicionario:
    valor = dicionario[chave]
    print(chave, valor)
for chave, valor in dicionario.items():
    print(chave, valor)

Iteradores no entanto podem ser usados e definidos explicitamente. Para qualquer tipo de seqüência iterável ou classe, a função nativa iter() é usada para criar um objeto iterador. O objeto iterador pode então ser iterado com a função next(), que usa o método __ next__ () internamente, que retorna o próximo elemento no recipiente. (A declaração anterior é aplicável em Python 3.x. Em Python 2.x, o método next() é equivalente.) Uma exceção StopIteration será lançada quando não restarem mais elementos. O exemplo a seguir mostra uma iteração sobre uma seqüência equivalente usando iteradores explícitos:

it = iter(sequencia)
while True:
    try:
        valor = it.next() # em Python 2.x
        valor = next(it) # em Python 3.x
    except StopIteration:
        break
    it = iter(it)
    print(valor)

Qualquer classe definida pelo usuário pode suportar iteração padrão (implícita ou explícita), pela definição de um método __iter__() que retorna um objeto iterador. O objeto iterador, então, precisa definir um método __next__() que retorna o próximo elemento e um método __iter__() que retorna o próximo objeto iterador a ser usado.

Geradores do Python implementam este protocolo de iteração.


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