python中的列表生成式和生成器

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列表生成式

如果要生成[1x1, 2x2, 3x3, ..., 10x10]怎么做?方法一是循环:

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

但是循环太繁琐,而列表生成式则可以用一行语句代替循环生成上面的list:

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

写列表生成式时,把要生成的元素x * x放到前面,后面跟for循环,就可以把list创建出来了。

for循环后面还可以加上if判断,这样我们就可以筛选出仅偶数的平方:

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

还可以使用两层循环,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']

for循环其实可以同时使用两个甚至多个变量,比如dictitems()可以同时迭代key和value:

>>> d = {
   'x': 'A', 'y': 'B', 'z': 'C' }
>>> for k, v in d.items():
...     print(k, '=', v)
...
y = B
x = A
z = C

因此,列表生成式也可以使用两个变量来生成list:

>>> d = {
   'x': 'A', 'y': 'B', 'z': 'C' }
>>> [k + '=' + v for k, v in d.items()]
['y=B', 'x=A', 'z=C']

使用内建的isinstance函数可以判断一个变量是不是字符串

生成器

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。

创建一个generator的方法

第一种方法

只要把一个列表生成式的[]改成(),就创建了一个generator:

~~~python
>>> 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 0x0000016FA6758A20>
~~~
生成器的查看有两种方法:
  1. 可以通过next()函数获得generator的下一个返回值:

    next(g)
    next(g)
    next(g)
    next(g)
    next(g)
    next(g)
    

    generator保存的是算法,每次调用next(g),就计算出g的下一个元素的值,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。

    ---------------------------------------------------------------------------
    StopIteration                             Traceback (most recent call last)
    <ipython-input-8-f444c497af01> in <module>
       4 next(g)
       5 next(g)
    ----> 6 next(g)
    
    StopIteration:
    
    1. 通过for循环来迭代
      >>> g = (x * x for x in range(10))
      >>> for n in g:
      ...     print(n)
      0
      1
      4
      9
      16
      25
      36
      49
      64
      81
      

      第二种方法

      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。
      def fib(max):
      n, a, b = 0, 0, 1
      while n < max:
          yield b
          a, b = b, a + b
          n = n + 1
      return 'done'
      
    >>>f = fib(6)
    >>>f
    <generator object fib at 0x0000016FA6659318>
    

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。

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

for循环调用generator时,发现拿不到generator的return语句的返回值。如果想要拿到返回值,必须捕获StopIteration错误,返回值包含在StopIterationvalue中:

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

小结

generator的工作原理,它是在for循环的过程中不断计算出下一个元素,并在适当的条件结束for循环。对于函数改成的generator来说,遇到return语句或者执行到函数体最后一行语句,就是结束generator的指令,for循环随之结束。

Hi👋,这里是瑞雨溪一个喜欢JavaScript和Vue的大学生,如果我的文章给你带来的帮助,欢迎您关注我,我会持续不断的更新更多优质文章.你的关注就是我的动力!!!🎉🎉🎉

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