Python 中的列表推导式和生成器

简介: Python 中的列表推导式和生成器

在 Python 中,列表推导式和生成器是用于处理迭代数据的两种方法。它们有着相似的语法,但在底层实现和用途上有着显著的区别。

列表推导式(List Comprehensions)


列表推导式是一种快速创建列表的方式,其语法形式为:

new_list = [expression for item in iterable if condition]


其中:

expression 是对 item 的操作或表达式。

item 是在可迭代对象(如列表、元组、字符串等)中的每个元素。

iterable 是可迭代对象,用于提供 item。

condition 是一个可选的条件,用于筛选生成列表时的元素。


示例 1: 生成平方数列表


假设我们想生成一个包含 1 到 10 的数字的平方的列表:

squared = [x ** 2 for x in range(1, 11)]
print(squared)
输出:[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]


示例 2: 筛选偶数

even_numbers = [x for x in range(1, 11) if x % 2 == 0]
print(even_numbers)
# 输出:[2, 4, 6, 8, 10]


示例 3: 字符串处理

words = ["hello", "world", "python", "is", "awesome"]
capitalized = [word.upper() for word in words]
print(capitalized)
# 输出:['HELLO', 'WORLD', 'PYTHON', 'IS', 'AWESOME']


生成器(Generators)


生成器是一种用于惰性计算数据的方式,它们允许按需逐个生成值,而不是一次性生成所有值。生成器使用 yield 语句来产生数据。


创建生成器的语法:

def generator_function():
    for item in iterable:
        yield expression


示例 1: 生成斐波那契数列的生成器

def fibonacci_generator(n):
    a, b = 0, 1
    count = 0
    while count < n:
        yield a
        a, b = b, a + b
        count += 1
        
fib = fibonacci_generator(10)
print(list(fib))

输出:[0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34]


示例 2: 无限序列的生成器

def infinite_sequence():
    num = 0
    while True:
        yield num
        num += 1
        
inf_seq = infinite_sequence()
for i in range(5):
    print(next(inf_seq))
# 输出:0, 1, 2, 3, 4


示例 3: 大数据集的处理

data = [2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20]
# 对数据集中的每个数进行平方运算,但不立即生成新的列表,而是按需生成
squared_gen = (x ** 2 for x in data)
print(next(squared_gen))  # 输出:4
print(next(squared_gen))  # 输出:16


列表推导式 vs. 生成器


内存消耗:列表推导式会立即生成所有元素并存储在内存中,而生成器则按需生成值,节省内存空间。

惰性计算:生成器实现了惰性计算,逐个产生值,适用于处理大型数据集或无限序列。


应用场景


列表推导式:适用于需要立即获得完整列表的场景。

生成器:适用于需要按需生成值、处理大量数据或无限序列的场景。


总结


列表推导式和生成器是 Python 中用于处理迭代数据的重要工具。列表推导式适用于立即生成完整列表的场景,而生成器则按需生成值,节省内存空间,适用于处理大量数据或无限序列的场景。


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