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  • python 生成器理解

    https://www.cnblogs.com/whwywzhj/p/6111618.html

    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)。

    简单生成器

    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:

    复制代码
    >>> L = [x * x for x in range(10)]
    
    >>> L
    
    [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]
    
    >>> g = (x * x for x in range(10))
    
    >>> g
    
    <generator object <genexpr> at 0x104feab40>
    复制代码

    创建L和g的区别仅在于最外层的[]和(),L是一个list,而g是一个generator。
    我们可以直接打印出list的每一个元素,但我们怎么打印出generator的每一个元素呢?

    如果要一个一个打印出来,可以通过generator的next()方法:

    复制代码
    >>> g.next()
    
    0
    
    >>> g.next()
    
    1
    
    >>> g.next()
    
    4
    
    >>> g.next()
    
    9
    
    >>> g.next()
    
    16
    
    >>> g.next()
    
    25
    
    >>> g.next()
    
    36
    
    >>> g.next()
    
    49
    
    >>> g.next()
    
    64
    
    >>> g.next()
    
    81
    
    >>> g.next()
    
    Traceback (most recent call last):
    
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    
    StopIteration
    复制代码

    我们讲过,generator保存的是算法,每次调用next(),就计算出下一个元素的值,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()方法实在是太变态了,正确的方法是使用for循环,因为generator也是可迭代对象:

    复制代码
    >>> g = (x * x for x in range(10))
    
    >>> for n in g:
    
    ...     print n
    
    ...
    
    0
    
    1
    
    4
    
    9
    
    16
    
    25
    
    36
    
    49
    
    64
    
    81
    复制代码

    所以,我们创建了一个generator后,基本上永远不会调用next()方法,而是通过for循环来迭代它。

    带yield 语句的生成器

    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:

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

     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:

    代码如下:

    >>> fib(6)
    < generator object fib at 0x104feaaa0>

    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。

    举个简单的例子,定义一个generator,依次返回数字1,3,5:

    复制代码
    >>> def odd():
    
    ...     print 'step 1'
    
    ...     yield 1
    
    ...     print 'step 2'
    
    ...     yield 3
    
    ...     print 'step 3'
    
    ...     yield 5
    
    ...
    
    >>> o = odd()
    
    >>> o.next()
    
    step 1
    
    1
    
    >>> o.next()
    
    step 2
    
    3
    
    >>> o.next()
    
    step 3
    
    5
    
    >>> o.next()
    
    Traceback (most recent call last):
    
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    
    StopIteration
    复制代码

    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()就报错。

    回到fib的例子,我们在循环过程中不断调用yield,就会不断中断。当然要给循环设置一个条件来退出循环,不然就会产生一个无限数列出来。

    同样的,把函数改成generator后,我们基本上从来不会用next()来调用它,而是直接使用for循环来迭代:

    复制代码
    >>> for n in fib(6):
    
    ...     print n
    
    ...
    
    1
    
    1
    
    2
    
    3
    
    5
    
    8
    复制代码

    加强的生成器

    在 python2.5 中,一些加强特性加入到生成器中,所以除了 next()来获得下个生成的值,用户可以将值回送给生成器[send()],在生成器中抛出异常,以及要求生成器退出[close()]

    复制代码
    def gen(x):
    
        count = x
    
        while True:
    
            val = (yield count) 
    
            if val is not None:
    
                count = val
    
            else:
    
                count += 1
    f = gen(5)
    
    print f.next()
    
    print f.next()
    
    print f.next()
    
    print '===================='
    
    print f.send(9)#发送数字9给生成器
    
    print f.next()
    
    print f.next()
    复制代码

    输出:

    复制代码
    5
    
    6
    
    7
    
    ====================
    
    9
    
    10
    
    11
    复制代码
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