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  • python--day4--迭代器、生成器

    列表生成式:

    需求:列表[1,2,3,4,5,6,7,8,9]每个值加1,实现的方法:

    a = [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]
    b = []
    for i in a:b.append(i+1)
    a = b
    print(a)
    

     第二种方法:

    a = [1,2,3,4,5,6,7,8,9]
    a = map(lambda x:x+1,a)
    for i in a :print(i)
    

     第三种方式:(列表生成式)

    a = [i+1 for i in range(10)]
    print(a)
    

    生成器:

    通过列表生成式,我们可以直接创建一个列表。但是,受到内存限制,列表容量肯定是有限的。而且,创建一个包含100万个元素的列表,不仅占用很大的存储空间,如果我们仅仅需要访问前面几个元素,那后面绝大多数元素占用的空间都白白浪费了。

    所以,如果列表元素可以按照某种算法推算出来,那我们是否可以在循环的过程中不断推算出后续的元素呢?这样就不必创建完整的list,从而节省大量的空间。在Python中,这种一边循环一边计算的机制,称为生成器:generator。

    要创建一个generator,有很多种方法。第一种方法很简单,只要把一个列表生成式的[]改成(),就创建了一个generator:

    L = [x * x for x in range(10)]
    print(L)
    
    g = (x * x for x in range(10))
    print(g)
    

     创建的L是列表,而g是一个生成器。

    打印元素:

    print(g.__next__())
    print(g.__next__())
    print(g.__next__())
    print(g.__next__())
    print(g.__next__())
    print(g.__next__())
    print(g.__next__())
    print(g.__next__())
    print(g.__next__())
    print(g.__next__())
    print(g.__next__())
    print(g.__next__())
    print(g.__next__())
    print(g.__next__())
    print(g.__next__())

    输出:
    0
    Traceback (most recent call last):
    1
      File "D:/workspace/day4/generator_mod.py", line 12, in <module>
    4
        print(g.__next__())
    9
    StopIteration
    16
    25
    36
    49
    64
    81

     当索取的值超过列表长度时,报错:StopIteration

    使用for循环来调用生成器:

    g = (x*x for x in range(10))
    
    for i in g:
        print(i)

    0
    1
    4
    9
    16
    25
    36
    49
    64
    81

    一般创建generator后,基本不会调用next(),而是通过for循环来迭代它,并且不需要关心StopIteration错误。

    使用函数来实现较为复杂的斐波那契数列:

    def fib(max):
        n,a,b=0,0,1
        while n < max:
            print(b)
            a,b = b,a+b  #注意赋值语句,
            n = n+1
        return 'done'
    
    #注意赋值语句a,b=b,a+b相当于:
    #t=(b,a+b)  #t是一个元组
    #a=t[0]
    #b=t[1]

    #执行:
    fib(10)
    1
    1
    2
    3
    5
    8
    13
    21
    34
    55

    把上面的函数变成generator,只需要把print(b)改成yield b就可以了,如下:

    def fib(max):
        n,a,b = 0,0,1
    
        while n < max:
            yield b
            a,b = b,a+b
            n += 1
        return 'done'
    
    f = fib(6)
    print(f)
    
    #输出:
    <generator object fib at 0x00000239D28A6888>
    

     这是定义generator的另一种方法,如果一个函数定义中包含yield关键字,那么这个函数就不再是一个普通函数,而是一个generator

    比较难理解的是generator执行流程和函数不太一样,函数是顺序执行,遇到return语句或者最后一行函数语句就返回。而变成generator的函数,在每次调用next()

    的时候执行,遇到yield语句返回,再次执行时从上次返回的yield语句处继续执行。

    data = fib(10)
    print(data)
    
    print(data.__next__())
    print(data.__next__())
    print("打个标记")
    print(data.__next__())
    print(data.__next__())
    print(data.__next__())
    print(data.__next__())
    print(data.__next__())
    
    #输出
    <generator object fib at 0x000001EB0E016990>
    1
    1
    打个标记
    2
    3
    5
    8
    13
    

    使用for循环来迭代:

    for n in fib(6):
        print(n)
    
    #输出
    1
    1
    2
    3
    5
    8
    

     但是用for循环调用generator时,发现拿不到generator的return语句的返回值。如果想要拿到返回值,必须捕获StopIteration错误,返回值包含在StopIterationvalue中:

    g = fib(10)
    while True:
        try:
            x = next(g)
            print('g',x)
        except StopIteration as e:
            print('Generator return value:',e.value)
            break
    
    #输出:
    g 1
    g 1
    g 2
    g 3
    g 5
    g 8
    g 13
    g 21
    g 34
    g 55
    Generator return value: done
    

    还可以通过yield实现在单线程的情况下实现并发运算的效果

    import time
    def consumer(name):
        print("%s 准备吃包子啦!" %name)
        while True:
           baozi = yield
    
           print("包子[%s]来了,被[%s]吃了!" %(baozi,name))
    
    
    def producer(name):
        c = consumer('A')
        c2 = consumer('B')
        c.__next__()
        c2.__next__()
        print("%s开始准备做包子啦!"%name)
        for i in range(10):
            time.sleep(1)
            print("做了2个包子!")
            c.send(i)
            c2.send(i)
    
    producer("Tim")
    

    迭代器:

    一般来说,可以使用for循环来操作的对象成为可迭代对象,如列表,元组,集合,字典,字符串,generator等。

    可以使用isinstance()判断一个对象是否是Iterable对象:

    from collections import Iterable
    >>>isinstance([],Iterable)
    True
    >>>isinstance(x for x in range(10),Iterable)
    True

     而生成器不但可以作用于for循环,还可以被next()函数不断调用并返回下一个值,直到最后抛出StopIteration错误表示无法继续返回下一个值了。

    *可以被next()函数调用并不断返回下一个值的对象称为迭代器:Iterator

    可以使用isinstance()判断一个对象是否是Iterator对象:

    from collections import Iterator
    >>>isinstance((x for x in range(10)),Iterator)
    True
    isinstance([],Iterator)
    False
    

     生成器都是Iterator对象,但list,dict,str虽然是Iterable,但不是Iterator.

    把list,dict,str等Iterable变成Iterator可以使用iter()函数:

    >>>isinstance(iter[],Iterator)
    True
    >>>isinstance(iter('abc'),Iterator)
    True
    

     列表,元组,字典等对象的长度是可知的,而Iterator对象的长度是未知的,可以通过for,next()函数实现按需计算下一个数据,所以Iterator的计算是惰性的。

    小结:

    凡是可作用于for循环的对象都是Iterable类型;

    凡是可作用于next()函数的对象都是Iterator类型,它们表示一个惰性计算的序列;

    集合数据类型如listdictstr等是Iterable但不是Iterator,不过可以通过iter()函数获得一个Iterator对象。

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