Python學習筆記(六)Python的列表生成式、生成器

列表生成式

List Comprehensions 列表生成式是Python內置的非常簡單卻強大的可以用來創建list的生成式。
簡單的數值範圍的list可以使用一下方式生成：

>>> list(range(1, 11))
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

稍微複雜的可以利用list生成式：

>>> [x * x for x in range(1, 11)]
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

迴圈後面還可以加上if判斷，例如僅篩選出偶數的平方：

>>>[x*x for x in range(1, 11) if x%2 == 0]
[4, 16, 36, 64, 100]

使用兩層迴圈可以生成全排列：

>>> [m + n for m in 'ABC' for n in 'XYZ']
['AX', 'AY', 'AZ', 'BX', 'BY', 'BZ', 'CX', 'CY', 'CZ']

生成器

生成器（generator）是一種一邊迴圈一邊計算的機制。
生成器的應用場景：只需要獲得list中的前幾個元素，節省存儲空間；需要的list不完全遵守一定的規則時。
創建生成器的幾種方式：

類似列表生成式的方式

只要把列表生成式的[]改成()，就創建了一個generator，如下所示：

>>> 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>

g是一個generator，不可以直接獲得值，可以通過next()函數獲得generator的下一個返回值，沒有跟多元素時，拋出StopIteration的錯誤。
另一種獲得generator值得方式：因為generator是可迭代對象，更好的方式是通過使用for迴圈來獲得其值，這種方式不用關心StopIteration的錯誤。使用方式如下：

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

如果推算的演算法比較複雜，用類似列表生成式的for迴圈無法實現時，還可以使用函數來實現。
比如著名的斐波拉契數列，出第一個和第二個數外，任意一個數都可以由前兩個數相加得到：

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

該數列使用列表生成式無法實現，使用函數的實現方式如下：

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

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'

generator與函數執行流程的差異：函數是順序執行，遇到return語句或者最後一行函數語句就返回；而generator函數每次調用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。
如果想要拿到函數中的返回值，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