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  • Python--列表生成式(List Comprehensions)、del语句和生成器(generator)

    1.运用列表生成式,可以写出非常简洁的代码

    例如:

    squares = []
    for x in range(10):
        squares.append(x**2)
    print squares
    # [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]
    

     可以写成如下形式:

    squares = [x**2 for x in range(10)]
    

     for循环后面还可以加上if语句来作为判断条件,如可以得到偶数

    [x**2 for x in range(10) if x % 2 == 0]
    # [0, 4, 16, 36, 64]
    

     还可以利用双重for循环,生成全排列

    [m + n for m in 'ABC' for n in 'xyz']
    # ['Ax', 'Ay', 'Az', 'Bx', 'By', 'Bz', 'Cx', 'Cy', 'Cz']
    

     列表表达式可以包含复杂的表达式和函数嵌套

    from math import pi
    [str(round(pi,i)) for i in range(1, 6)]
    # ['3.1', '3.14', '3.142', '3.1416', '3.14159']
    

     嵌套的列表表达式

    [[row[i] for row in matrix] for i in range(4)]
    # [[1, 5, 9], [2, 6, 10], [3, 7, 11], [4, 8, 12]]
    

    上面的表达式还可以写成下面的形式:

    transposed = []
    for i in range(4):
        transposed.append([row[i] for row in matrix])
    print transposed
    # [[1, 5, 9], [2, 6, 10], [3, 7, 11], [4, 8, 12]]
    

     这个反过来写也是一样,如下:

    transposed = []
    for i in range(4):
        transposed_row = []
        for row in matrix:
            transposed_row.append(row[i])
        transposed.append(transposed_row)
    print transposed
    # [[1, 5, 9], [2, 6, 10], [3, 7, 11], [4, 8, 12]]
    

     还有一个Python内置函数zip(),也可以实现如上功能

    zip(*matrix)
    # [(1, 5, 9), (2, 6, 10), (3, 7, 11), (4, 8, 12)]
    

    2.del语句(The del statement) 

    >>> a = [-1, 1, 66.25, 333, 333, 1234.5]
    >>> del a[0]
    >>> a
    [1, 66.25, 333, 333, 1234.5]
    >>> del a[2:4]
    >>> a
    [1, 66.25, 1234.5]
    >>> del a[:]
    >>> a
    []
    

     清空整个list也可以用下面语句

    del a
    

     3.生成器(generator)

    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
    # [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]
    
    g = (x * x for x in range(10))
    print g
    # <generator object <genexpr> at 0x10f9ba190>
    

     可以通过next()获取generator的下一个返回值

    print next(g)
    print next(g)
    print next(g)
    -------------
    0
    1
    4
    

     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。当然,上面这种不断调用next(g)实在是太变态了,正确的方法是使用for循环:

    g = (x * x for x in range(10))
    for n in g:
        print n
    -----------------------------
    0
    1
    4
    9
    16
    25
    36
    49
    64
    81
    

    所以,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,并且不需要关心StopIteration的错误。

    generator非常强大。如果推算的算法比较复杂,用类似列表生成式的for循环无法实现的时候,还可以用函数来实现。

    比如,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

    def fib(max):
        n, a, b = 0, 0, 1
        while n < max:
            print(b)
            a, b = b, a + b
            n = n + 1
        return 'done'
    
    print fib(12)
    --------------------
    1
    1
    2
    3
    5
    8
    13
    21
    34
    55
    89
    144
    done
    

    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:

    def fib(max):
        n, a, b = 0, 0, 1
        while n < max:
            yield b
            a, b = b, a + b
            n = n + 1
    

     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:

    f = fib(12)
    print f
    ----------------
    <generator object fib at 0x107cdad20>
    

    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。 

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