#python入門5#高級特性-生成器

  • 通過列表生成式可以直接創建一個列表,但是,受到內存限制,列表容量肯定是有限的。而且,創建一個包含100萬個元素的列表,不僅占用很大的存儲空間,如果我們僅僅需要訪問前面幾個元素,那后面絕大多數元素占用的空間都白白浪費了。
  • 所以,如果列表元素可以按照某種算法推算出來,那我們是否可以在循環的過程中不斷推算出后續的元素呢?這樣就不必創建完整的list,從而節省大量的空間。在Python中,這種一邊循環一邊計算的機制,稱為生成器:generator。

要創建一個generator,有如下方法:

1. 把列表生成式的 [ ] 改為 ( ),即可
  >>> 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 0x1022ef630>

創建L和g的區別僅在于最外層的[]和(),L是一個list,而g是一個generator。
可以使用next()打印generator的每一個元素

  >>> next(g)
  0
  >>> next(g)
  1
  ......一直重復
  >>> next(g) #最后一個
  Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in  <module> StopIteration

generator保存的是算法,每次調用next(g),就計算出g的下一個元素的值,直到計算到最后一個元素,沒有更多的元素時,拋出StopIteration的錯誤。

當然,上面這種不斷調用next(g)實在是太變態了,正確的方法是使用for循環,因為generator也是可迭代對象:

  >>> g=(x*x for x in range(6))
  >>> for n in g:
  ...          print(n)
0
1
4
9
16
25
36

我們創建了一個generator后,基本上永遠不會調用next(),而是通過for循環來迭代它,并且不需要關心StopIteration的錯誤

2 . 如果推算的算法比較復雜,用類似列表生成式的for循環無法實現的時候,還可以用函數來實現。

比如,著名的斐波拉契數列(Fibonacci),除第一個和第二個數外,任意一個數都可由前兩個數相加得到:

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

斐波拉契數列用列表生成式寫不出來,但是,用函數把它打印出來卻很容易:

  def fib(max): 
        n, a, b = 0, 0, 1 
        while n < max: 
              print(b) 
              a, b = b, a + b 
              n = n + 1 
        return 'done'

注意,賦值語句:
a, b = b, a + b
相當于:
t = (b, a + b) # t是一個tuplea = t[0]b = t[1]
但不必顯式寫出臨時變量t就可以賦值。

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

細觀察,可以看出,fib函數實際上是定義了斐波拉契數列的推算規則,可以從第一個元素開始,推算出后續任意的元素,這種邏輯其實非常類似generator。
** 上面的函數和generator僅一步之遙。要把fib函數變成generator,只需要把print(b)改為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 
        return 'done'

如果一個函數定義中包含yield關鍵字,那么這個函數就不再是一個普通函數,而是一個generator

  • 這里,最難理解的就是generator和函數的執行流程不一樣。函數是順序執行,遇到return語句或者最后一行函數語句就返回。而變成generator的函數,在每次調用next()的時候執行,遇到yield語句返回,再次執行時從上次返回的yield語句處繼續執行
  >>> for n in fib(6):
  ...       print(n)
  ...
  1
  1
  2
  3
  5
  8

但是用for循環調用generator時,發現拿不到generator的return語句的返回值。如果想要拿到返回值,必須捕獲StopIteration錯誤,返回值包含在StopIteration的value中

>>> g = fib(6)
>>> while True:
...    try:
...      x = next(g)
...      print('g:', x)
...    except StopIteration as e:
...       print('Generator return value:', e.value)
...       break
...
g: 1
g: 1
g: 2
g: 3
g: 5
g: 8
Generator return value: done
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