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python 生成器和迭代器

2018-03-10 11:43 344 查看
本节主要记录一下列表生成式,生成器和迭代器的知识点

  列表生成器

  首先举个例子现在有个需求,看列表 [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9],要求你把列表里面的每个值加1,你怎么实现呢?方法一(简单):+ View Code方法二(一般):+ View Code方法三(高级):+ View Code

  生成器

什么是生成器?

  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  生成器是一个特殊的程序,可以被用作控制循环的迭代行为,python中生成器是迭代器的一种,使用yield返回值函数,每次调用yield会暂停,而可以使用next()函数和send()函数恢复生成器。  生成器类似于返回值为数组的一个函数,这个函数可以接受参数,可以被调用,但是,不同于一般的函数会一次性返回包括了所有数值的数组,生成器一次只能产生一个值,这样消耗的内存数量将大大减小,而且允许调用函数可以很快的处理前几个返回值,因此生成器看起来像是一个函数,但是表现得却像是迭代器

python中的生成器

  要创建一个generator,有很多种方法,第一种方法很简单,只有把一个列表生成式的[]中括号改为()小括号,就创建一个generator  举例如下:
  那么创建lis和generator_ex,的区别是什么呢?从表面看就是[  ]和(),但是结果却不一样,一个打印出来是列表(因为是列表生成式),而第二个打印出来却是<generator object <genexpr> at 0x000002A4CBF9EBA0>,那么如何打印出来generator_ex的每一个元素呢?  如果要一个个打印出来,可以通过next()函数获得generator的下一个返回值:
  大家可以看到,generator保存的是算法,每次调用next(generaotr_ex)就计算出他的下一个元素的值,直到计算出最后一个元素,没有更多的元素时,抛出StopIteration的错误,而且上面这样不断调用是一个不好的习惯,正确的方法是使用for循环,因为generator也是可迭代对象:
  所以我们创建一个generator后,基本上永远不会调用next(),而是通过for循环来迭代,并且不需要关心StopIteration的错误,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。比如著名的斐波那契数列,除第一个和第二个数外,任何一个数都可以由前两个相加得到:1,1,2,3,5,8,12,21,34.....斐波那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狠容易:
  a,b = b ,a+b  其实相当于 t =a+b ,a =b ,b =t  ,所以不必写显示写出临时变量t,就可以输出斐波那契数列的前N个数字。上面输出的结果如下:+ View Code  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也可以用generator来实现,上面我们发现,print(b)每次函数运行都要打印,占内存,所以为了不占内存,我们也可以使用生成器,这里叫yield。如下:
  但是返回的不再是一个值,而是一个生成器,和上面的例子一样,大家可以看一下结果:
  那么这样就不占内存了,这里说一下generator和函数的执行流程,函数是顺序执行的,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,再次被next()调用时候从上次的返回yield语句处急需执行,也就是用多少,取多少,不占内存。
  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:
  但是用for循环调用generator时,发现拿不到generator的return语句的返回值。如果拿不到返回值,那么就会报错,所以为了不让报错,就要进行异常处理,拿到返回值,如果想要拿到返回值,必须捕获StopIteration错误,返回值包含在StopIteration的value中:
还可以通过yield实现在单线程的情况下实现并发运算的效果+ View Code  由上面的例子我么可以发现,python提供了两种基本的方式   生成器函数:也是用def定义的,利用关键字yield一次性返回一个结果,阻塞,重新开始   生成器表达式:返回一个对象,这个对象只有在需要的时候才产生结果

——生成器函数

为什么叫生成器函数?因为它随着时间的推移生成了一个数值队列。一般的函数在执行完毕之后会返回一个值然后退出,但是生成器函数会自动挂起,然后重新拾起急需执行,他会利用yield关键字关起函数,给调用者返回一个值,同时保留了当前的足够多的状态,可以使函数继续执行,生成器和迭代协议是密切相关的,可迭代的对象都有一个__next__()__成员方法,这个方法要么返回迭代的下一项,要买引起异常结束迭代。
  

——生成器表达式

生成器表达式来源于迭代和列表解析的组合,生成器和列表解析类似,但是它使用尖括号而不是方括号
  一个迭代既可以被写成生成器函数,也可以被协程生成器表达式,均支持自动和手动迭代。而且这些生成器只支持一个active迭代,也就是说生成器的迭代器就是生成器本身。

迭代器(迭代就是循环)

  我们已经知道,可以直接作用于for循环的数据类型有以下几种:一类是集合数据类型,如list,tuple,dict,set,str等一类是generator,包括生成器和带yield的generator function这些可以直接作用于for 循环的对象统称为可迭代对象:Iterable可以使用isinstance()判断一个对象是否为可Iterable对象
  而生成器不但可以作用于for循环,还可以被next()函数不断调用并返回下一个值,直到最后抛出StopIteration错误表示无法继续返回下一个值了。所以这里将一下迭代器可以被next()函数调用并不断返回下一个值的对象称为迭代器:Iterator。可以使用isinstance()判断一个对象是否是Iterator对象:
  生成器都是
Iterator
对象,但
list
dict
str
虽然是
Iterable(可迭代对象)
,却不是
Iterator(迭代器)
。把
list
dict
str
Iterable
变成
Iterator
可以使用
iter()
函数:
  你可能会问,为什么
list
dict
str
等数据类型不是
Iterator
?这是因为Python的
Iterator
对象表示的是一个数据流,Iterator对象可以被
next()
函数调用并不断返回下一个数据,直到没有数据时抛出
StopIteration
错误。可以把这个数据流看做是一个有序序列,但我们却不能提前知道序列的长度,只能不断通过
next()
函数实现按需计算下一个数据,所以
Iterator
的计算是惰性的,只有在需要返回下一个数据时它才会计算。
Iterator
甚至可以表示一个无限大的数据流,例如全体自然数。而使用list是永远不可能存储全体自然数的。 小结:凡是可作用于
for
循环的对象都是
Iterable
类型;
凡是可作用于
next()
函数的对象都是
Iterator
类型,它们表示一个惰性计算的序列;
集合数据类型如
list
dict
str
等是
Iterable
但不是
Iterator
,不过可以通过
iter()
函数获得一个
Iterator
对象。
Python3的
for
循环本质上就是通过不断调用
next()
函数实现的,例如:
 实际上完全等价于
  

对yield的总结

  (1):通常的for..in...循环中,in后面是一个数组,这个数组就是一个可迭代对象,类似的还有链表,字符串,文件。他可以是a = [1,2,3],也可以是a = [x*x for x in range(3)]。它的缺点也很明显,就是所有数据都在内存里面,如果有海量的数据,将会非常耗内存。  (2)生成器是可以迭代的,但是只可以读取它一次。因为用的时候才生成,比如a = (x*x for x in range(3))。!!!!注意这里是小括号而不是方括号。  (3)生成器(generator)能够迭代的关键是他有next()方法,工作原理就是通过重复调用next()方法,直到捕获一个异常。  (4)带有yield的函数不再是一个普通的函数,而是一个生成器generator,可用于迭代  (5)yield是一个类似return 的关键字,迭代一次遇到yield的时候就返回yield后面或者右面的值。而且下一次迭代的时候,从上一次迭代遇到的yield后面的代码开始执行  (6)yield就是return返回的一个值,并且记住这个返回的位置。下一次迭代就从这个位置开始。  (7)带有yield的函数不仅仅是只用于for循环,而且可用于某个函数的参数,只要这个函数的参数也允许迭代参数。  (8)send()和next()的区别就在于send可传递参数给yield表达式,这时候传递的参数就会作为yield表达式的值,而yield的参数是返回给调用者的值,也就是说send可以强行修改上一个yield表达式值。  (9)send()和next()都有返回值,他们的返回值是当前迭代遇到的yield的时候,yield后面表达式的值,其实就是当前迭代yield后面的参数。  (10)第一次调用时候必须先next()或send(),否则会报错,send后之所以为None是因为这时候没有上一个yield,所以也可以认为next()等同于send(None)不经一番彻骨寒 怎得梅花扑鼻香http://www.ymg3874.cn/ http://www.jaf1308.cn/ http://www.djz1658.cn/ http://www.jlh2124.cn/ http://www.acj2609.cn/ http://www.per1537.cn/ http://www.jxa6372.cn/ http://www.dja2819.cn/ http://www.sml6389.cn/ http://www.hgh3722.cn/ http://www.ntd5264.cn/ http://www.esn7121.cn/ http://www.oee2689.cn/ http://www.pdh7765.cn/ http://www.qsv0141.cn/ http://www.mar4014.cn/ http://www.rcd9187.cn/ http://www.unw3900.cn/ http://www.tmo9604.cn/ http://www.eko5785.cn/ http://www.eqn5017.cn/ http://www.oek0353.cn/ http://www.hmw0652.cn/ http://www.tub1546.cn/ http://www.taj7240.cn/ http://www.dto7731.cn/ http://www.tox1106.cn/ http://www.pzx0011.cn/ http://www.kdd4058.cn/ http://www.bti6873.cn/ http://www.nvg6571.cn/ http://www.krr6354.cn/ http://www.uym8620.cn/ http://www.blm3653.cn/ http://www.uqt9445.cn/ http://www.txr3194.cn/ http://www.hqu4552.cn/ http://www.veo6686.cn/ http://www.usx0758.cn/ http://www.bpl6646.cn/ http://www.iyi5365.cn/ http://www.xgm6868.cn/ http://www.hfk7896.cn/ http://www.ngp3761.cn/ http://www.bwb3762.cn/ http://www.jbx0190.cn/ http://www.fvj9657.cn/ http://www.ife7579.cn/ http://www.zws1014.cn/ http://www.bou1446.cn/ http://www.xvn7640.cn/ http://www.zus2206.cn/ http://www.muu1638.cn/ http://www.sxw8975.cn/ http://www.tfu0259.cn/ http://www.sfi6595.cn/
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