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  • python中的迭代、生成器等等

    本人对编程语言实在是一窍不通啊。。。今天看了廖雪峰老师的关于迭代,迭代器,生成器,递归等等,word天,这都什么跟什么啊。。。

    1.关于迭代

      如果给定一个list或tuple,我们可以通过for循环来遍历这个list或tuple,这种遍历我们称为迭代(Iteration)(Iteration的中文意思就是:反复、重复、迭代等)。而这些for循环所遍历的对象(list or tuple 等)成为可迭代对象(Iterable)。

      也就是说“迭代”就是一个动作或者过程,可以把list或tuple中的元素一个个检查一遍(遍历)。如下:

    1 >>> for i in range(0,10):
    2        print  (i)

    结果会是  0   1 2 3 4  5 6 7 8 9    这个过程就是迭代,而这里的range(0,10)就是可迭代对象(Iterable)。所以,当我们使用for循环时,只要作用于一个可迭代对象,for循环就可以正常运行,而我们不太关心该对象究竟是list还是其他数据类型。

      1.1 判断一个对象是否是可迭代对象

      通过collections模块的Iterable类型来判断:

    1 >>>from collections import Iterable
    2 >>>isinstance('abc',Iterable)  #str 'abc' 是否可迭代(Iterable)
    3   True
    4 >>>isinstance([1,2,3],Iterable) #list [1,2,3] 是否可迭代(Iterable)
    5   True
    6 >>>isinstance(123,Iterable) # 整数123 是否可迭代

    2.生成器

       在Python中,一边循环一边计算的机制,称为生成器:generator。定义generator有两种方式。

      2.1 定义generator的第一种方法

    1 >>> L = [x * x for x in range(10)]
    2 >>> L
    3 [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]
    4 >>> g = (x * x for x in range(10))
    5 >>> g
    6 <generator object <genexpr> at 0x1022ef630>

    这一种方法很简单,把一个列表生成式[]改成(),就创建了generator。这里创建Lg的区别仅在于最外层的[]()L是一个list,而g是一个generator。如果要一个一个把g里面的元素打印出来,可以通过next()函数获得generator的下一个返回值:

     1 >>> next(g)
     2 0
     3 >>> next(g)
     4 1
     5 >>> next(g)
     6 4
     7 >>> next(g)
     8 9
     9 >>> next(g)
    10 16
    11 >>> next(g)
    12 25
    13 >>> next(g)
    14 36
    15 >>> next(g)
    16 49
    17 >>> next(g)
    18 64
    19 >>> next(g)
    20 81
    21 >>> next(g)
    22 Traceback (most recent call last):
    23   File "<stdin>", line 1, in <module>
    24 StopIteration

     generator保存的是算法,每次调用next(g),就计算出g的下一个元素的值,直到计算到最后一个元素,没有更多的元素时,抛出StopIteration的错误。但是,我们创建了一个generator后,基本上永远不会调用next(),而是通过for循环来迭代它:

     1 >>> g = (x * x for x in range(10))
     2 >>> for n in g:
     3 ...     print(n)
     4 ... 
     5 0
     6 1
     7 4
     8 9
     9 16
    10 25
    11 36
    12 49
    13 64
    14 81

      2.1 定义generator的第二种方法

    第二种方法是通过函数来定义。

    著名的斐波拉契数列(Fibonacci),除第一个和第二个数外,任意一个数都可由前两个数相加得到:

    1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, ...

    斐波拉契数列用列表生成式写不出来,但是,用函数把它打印出来却很容易:

    1 def fib(max):
    2     n, a, b = 0, 0, 1
    3     while n < max:
    4         print(b)
    5         a, b = b, a + b #这里指的是a=b,b=a+b
    6         n = n + 1
    7     return 'done'

     我现在才知道为什么要加一个max参数,利用n<max 正好可以使a+b的次数等于输入的max,例如fib(10),那么结束循环的时候a+b正好10次。

    测试代码如下:

    fib(6):
    1
    1
    2
    3
    5
    8
    'done'

    仔细观察,可以看出,fib函数实际上是定义了斐波拉契数列的推算规则,可以从第一个元素开始,推算出后续任意的元素,这种逻辑其实非常类似generator。

    也就是说,上面的函数和generator仅一步之遥。要把fib函数变成generator,只需要把print(b)改为yield b就可以了:

    1 def fib(max):
    2     n, a, b = 0, 0, 1
    3     while n < max:
    4         yield b
    5         a, b = b, a + b
    6         n = n + 1
    7     return 'done'

    这就是定义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

    1 >>> f = fib(6)
    2 >>> f
    3 <generator object fib at 0x104feaaa0>

    把函数改成generator后,我们基本上从来不会用next()来获取下一个返回值,而是直接使用for循环来迭代:

    1 >>> for n in fib(6):
    2 ...     print(n)
    3 ...
    4 1
    5 1
    6 2
    7 3
    8 5
    9 8

    这里,最难理解的就是generator和函数的执行流程不一样。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。

    再看下面这个例子:

    1 def odd():
    2     print('step 1')
    3     yield 1
    4     print('step 2')
    5     yield(3)
    6     print('step 3')
    7     yield(5)

    调用该generator时,首先要生成一个generator对象,然后用next()函数不断获得下一个返回值:

     1 >>> o = odd()
     2 >>> next(o)
     3 step 1
     4 1
     5 >>> next(o)
     6 step 2
     7 3
     8 >>> next(o)
     9 step 3
    10 5
    11 >>> next(o)
    12 Traceback (most recent call last):
    13   File "<stdin>", line 1, in <module>
    14 StopIteration

    可以看到,odd不是普通函数,而是generator,在执行过程中,遇到yield就中断下次又继续执行。执行3次yield后,已经没有yield可以执行了,所以,第4次调用next(o)就报错。

     

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