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自学教程:Python中的生成器

51自学网 2022-02-21 10:45:59
  python
这篇教程Python中的生成器写得很实用,希望能帮到您。

1.列表生成式

代码演示:

# 列表生成式list_1 = [x**2 for x in range(10)]  # x**2处也可以放函数print(list_1)   #[0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]# 代码等价于list_2 = []for x in range(10):    list_2.append(x**2)print(list_2)

2.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
要创建一个generator,有很多种方法。第一种方法很简单,只要把一个列表生成式的[]改成(),就创建了一个generator:

代码演示:

list_1 = (x*2 for x in range(10) )

比较生成器和列表生成式

代码演示:

import timestart_time = time.time()list_1 = (x*2 for x in range(10) )stop_time = time.time()print(list_1)print("the list_1 run time is %s" % (stop_time-start_time))start_time = time.time()list_2 = [x*2 for x in range(10) ]stop_time = time.time()print(list_2)print("the list_2 run time is %s" % (stop_time-start_time))

运行结果:

<generator object <genexpr> at 0x0000011FACD1ED60> 生成器只有一个列表地址,并没有具体的数值the list_1 run time is 0.0[0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18]the list_2 run time is 0.0
  • 生成器只有在调用的时候才会生成相应的数据
  • 生成式可以直接打印列表,生成器只能打印地址
  • 生成式可以通过下角标获取元素,生成器不行
  • 生成器可以通过__next()__函数获得生成器(generator)的下一个返回值
>>>list_1 = (x*2 for x in range(100000000))>>>for x in list_1:          print(x)>>>list_1.__next__>>>list_1.__next__>>>list_1.__next__

只有一个__next()__用来记录当前位置,没有方法访问前面的元素,只能往后面走
  generator非常强大。如果推算的算法比较复杂,用类似列表生成式的for循环无法实现的时候,还可以用函数来实现。

比如,著名的斐波拉契数列(Fibonacci),除第一个和第二个数外,任意一个数都可由前两个数相加得到:
    1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, ...

斐波拉契数列用列表生成式写不出来,但是,用函数把它打印出来却很容易:   

def fib(sum):    a, b, c = 0, 1, 0    while c < sum:        print(b)        a, b = b, a + b        c += 1fib(6)

仔细观察,可以看出,fib函数实际上是定义了斐波拉契数列的推算规则,可以从第一个元素开始,推算出后续任意的元素,这种逻辑其实非常类似generator
也就是说,上面的函数和generator仅一步之遥。要把fib函数变成generator,只需要把print(b)改为yield b就可以了:

def fib(sum):    a, b, c = 0, 1, 0    while c < sum:        #print(b)        yield b        # 代码执行到这里,会跳出这个函数,并将b的值返回到使用next的代码处        a, b = b, a + b        c += 1# print(fib(6))  # 这里得到的就是生成器p = fib(6)print(next(p))print(next(p))print("做点别的事情")print(next(p))print(p.__next__())print(next(p))print(p.__next__())

这就是定义generator的另一种方法。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:

>>> f = fib(6)>>> f<generator object fib at 0x104feaaa0

这里,最难理解的就是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。
在上面fib的例子,我们在循环过程中不断调用yield,就会不断中断。当然要给循环设置一个条件来退出循环,不然就会产生一个无限数列出来。
同样的,把函数改成generator后,我们基本上从来不会用next()来获取下一个返回值,而是直接使用for循环来迭代:

for n in fib(6):     print(n)

但是用for循环调用generator时,发现拿不到generatorreturn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:

def fib(sum):    a, b, c = 0, 1, 0    while c < sum:        yield b        a, b = b, a + b        c += 1    return "返回值只能传递给异常"g = fib(3)while True:    try:        x = next(g)        print('g:', x)    except StopIteration as e:         print('Generator return value:', e.value)         break"""

运行结果:

g: 1g: 1g: 2Generator return value: 返回值只能传递给异常"""

还可通过yield实现在单线程的情况下实现并发运算的效果:

next()__next__() :效果相同,只是使用方式不同,都可以唤醒yield,并接收yield传过来的值。
send():也可以唤醒yield,也可以接收yield传递过来的值,而且,还可以在唤醒yield的同时,为yield传递一个值

#_*_coding:utf-8_*_#通过生成器实现协程并行运算import timedef consumer(name):    print("%s 准备吃包子啦!" %name)    while True:       baozi = yield       print("包子[%s]来了,被[%s]吃了!" %(baozi,name))def producer(name):    c = consumer(name)    c2 = consumer('B')    c.__next__()    c2.__next__()    print("老子开始准备做包子啦!")    for i in range(10):        time.sleep(1)        print("做了2个包子!")        c.send(i)         c2.send(i)producer("飞某人")

到此这篇关于Python中的生成器的文章就介绍到这了,更多相关Python生成器内容请搜索51zixue.net以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持51zixue.net!


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