Python-生成器/你不知道的點

来源:http://www.cnblogs.com/jiaoyu121/archive/2017/06/07/6959304.html
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1.什麼是生成器 通過列表生成式,我們可以直接創建一個列表。但是,受到記憶體限制,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,那後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演算法推算出來,那我們是否可以 ...


1.什麼是生成器

通過列表生成式,我們可以直接創建一個列表。但是,受到記憶體限制,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,那後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演算法推算出來,那我們是否可以在迴圈的過程中不斷推算出後續的元素呢?這樣就不必創建完整的list,從而節省大量的空間。在Python中,這種一邊迴圈一邊計算的機制,稱為生成器:generator。

2.創建生成器方法

方法一

要創建一個生成器,有很多種方法。第一種方法很簡單,只要把一個列表生成式的[ ]改成( )

創建L和G的區別僅在於最外層的[ ]和( ),L是一個列表,而G是一個生成器。我們可以直接列印出L的每一個元素,但我們怎麼列印出G的每一個元素呢?如果要一個一個列印出來,可以通過next()函數獲得生成器的下一個返回值:


運行結果:
運行結果:

生成器保存的是演算法,每次調用next(G),就計算出G的下一個元素的值,直到計算到最後一個元素,沒有更多的元素時,拋出StopIteration的異常。當然,這種不斷調用next()實在是太變態了,正確的方法是使用for迴圈,因為生成器也是可迭代對象。所以,我們創建了一個生成器後,基本上永遠不會調用next(),而是通過for迴圈來迭代它,並且不需要關心StopIteration異常。

方法2

generator非常強大。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,用函數把它列印出來卻很容易:


運行結果:

仔細觀察,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,推算出後續任意的元素,這種邏輯其實非常類似generator。

也就是說,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:


運行結果:
在上面fib的例子,我們在迴圈過程中不斷調用yield,就會不斷中斷。當然要給迴圈設置一個條件來退出迴圈,不然就會產生一個無限數列出來。同樣的,把函數改成generator後,我們基本上從來不會用next()來獲取下一個返回值,而是直接使用for迴圈來迭代:
運行結果:

但是用for迴圈調用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:


運行結果:

3.send

例子:執行到yield時,gen函數作用暫時保存,返回i的值;temp接收下次c.send("python"),send發送過來的值,c.next()等價c.send(None)

使用next函數


運行結果:

使用__next__()方法


運行結果:

使用send

運行結果:

4.實現多任務

模擬多任務實現方式之一:協程


運行結果:

總結

生成器是這樣一個函數,它記住上一次返回時在函數體中的位置。對生成器函數的第二次(或第n次)調用跳轉至該函數中間,而上次調用的所有局部變數都保持不變。

生成器不僅“記住”了它數據狀態;生成器還“記住”了它在流控制構造(在命令式編程中,這種構造不只是數據值)中的位置。

生成器的特點:

1.節約記憶體

2.迭代到下一次的調用時,所使用的參數都是第一次所保留下的,即是說,在整個所有函數調用的參數都是第一次所調用時保留的,而不是新創建的

5.迭代器

迭代是訪問集合元素的一種方式。迭代器是一個可以記住遍歷的位置的對象。迭代器對象從集合的第一個元素開始訪問,直到所有的元素被訪問完結束。迭代器只能往前不會後退。

1.可迭代對象

以直接作用於for迴圈的數據類型有以下幾種:

一類是集合數據類型,如list、tuple、dict、set、str等;

一類是generator,包括生成器和帶yield的generator function。

這些可以直接作用於for迴圈的對象統稱為可迭代對象:Iterable。

2.判斷是否可以迭代

可以使用isinstance()判斷一個對象是否是Iterable對象:


運行結果:

而生成器不但可以作用於for迴圈,還可以被next()函數不斷調用並返回下一個值,直到最後拋出StopIteration錯誤表示無法繼續返回下一個值了。

3.迭代器

可以被next()函數調用並不斷返回下一個值的對象稱為迭代器:Iterator。


運行結果:

4.iter()函數

生成器都是Iterator對象,但list、dict、str雖然是Iterable,卻不是Iterator。

把list、dict、str等Iterable變成Iterator可以使用iter()函數:


運行結果:

總結

·凡是可作用於for迴圈的對象都是Iterable類型;

·凡是可作用於next()函數的對象都是Iterator類型

·集合數據類型如list、dict、str等是Iterable但不是Iterator,不過可以通過iter()函數獲得一個Iterator對象。

·目的是在使用集合的時候,減少占用的內容。

6.閉包

1.函數引用


運行結果:
圖解:

2.什麼是閉包


運行結果:

3.看一個閉包的實際例子:


運行結果:

這個例子中,函數line與變數a,b構成閉包。在創建閉包的時候,我們通過line_conf的參數a,b說明瞭這兩個變數的取值,這樣,我們就確定了函數的最終形式(y = x + 1和y = 4x + 5)。我們只需要變換參數a,b,就可以獲得不同的直線表達函數。由此,我們可以看到,閉包也具有提高代碼可復用性的作用。

如果沒有閉包,我們需要每次創建直線函數的時候同時說明a,b,x。這樣,我們就需要更多的參數傳遞,也減少了代碼的可移植性

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