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Python生成器

在本文中,将学习如何使用Python生成器来创建迭代,了解它与迭代器和常规函数有什么区别,以及为什么要使用它。

在Python中构建迭代器有很多开销; 必须使用__iter__()__next__()方法实现一个类,跟踪内部状态,当没有值被返回时引发StopIteration异常。

Python生成器是创建迭代器的简单方法。上面提到的所有开销都由Python中的生成器自动处理。

简单来说,生成器是返回一个可以迭代的对象(迭代器)的函数(一次一个值)。

如何在Python中创建生成器?

在Python中创建生成器是相当简单的。 它使用yield语句而不是return语句来定义,与正常函数一样简单。

如果函数包含至少一个yield语句(它可能包含其他yieldreturn语句),那么它将成为一个生成器函数。 yieldreturn都将从函数返回一些值。

不同的是,return语句完全终止函数,但yield语句会暂停函数保存其所有状态,并在以后的连续调用中继续执行(有点像线程挂起的意思)。

生成器函数与正常函数的差异

下面列出的是生成器函数与正常函数的区别 –

  • 生成器函数包含一个或多个yield语句。
  • 当被调用时,它返回一个对象(迭代器),但不会立即开始执行。
  • __iter__()__next__()之类的方法将自动实现。所以可以使用next()迭代项目。
  • 一旦函数退让(yields),该函数将被暂停,并将该控制权交给调用者。
  • 局部变量及其状态在连续调用之间被记住。
  • 最后,当函数终止时,StopIteration会在进一步的调用时自动引发。

下面的例子用来说明上述所有要点。 我们有一个名为my_gen()的生成器函数和几个yield语句。

下面给出了交互式运行结果。 在Python shell中运行它们以查看输出 –

在上面的例子中需要注意的是,在每个调用之间函数会保持住变量n的值。
与正常函数不同,当函数产生时,局部变量不会被销毁。 此外,生成器对象只能重复一次。

要重新启动该过程,需要使用类似于a = my_gen()的方法创建另一个生成器对象。

注意:最后要注意的是,可以直接使用带有for循环的生成器。

这是因为,for循环需要一个迭代器,并使用next()函数进行迭代。 当StopIteration被引发时,它会自动结束。 请查看这里了解一个for循环是如何在Python中实际实现的。

当运行程序时,将输出结果为:

具有循环的Python生成器

上面的例子没有什么用,我们研究它只是为了了解在后台发生了什么。通常,生成器功能用具有适当终止条件的循环实现。

我们举一个反转字符串的生成器的例子 –

在这个例子中,使用range()函数使用for循环以相反的顺序获取索引。事实证明,这个生成函数不仅可以使用字符串,还可以使用其他类型的列表,元组等迭代。

Python生成器表达式

使用生成器表达式,可以轻松创建简单的生成器。 它使构建生成器变得容易。

lambda函数一样创建一个匿名函数,生成器表达式创建一个匿名生成函数。生成器表达式的语法与Python中的列表解析类似。 但方圆[]替换为圆括号()

列表推导和生成器表达式之间的主要区别是:列表推导产生整个列表,生成器表达式一次生成一个项目。

它们是处理方式是懒惰的,只有在被要求时才能生产项目。 因此,生成器表达式的存储器效率高于等效列表的值。

我们可以看到,生成器表达式没有立即生成所需的结果。 相反,它返回一个发生器对象,并根据需要生成项目。

生成器表达式可以在函数内部使用。当以这种方式使用时,圆括号可以丢弃。

为什么在Python中使用生成器?

有几个原因使得生成器成为有吸引力。

1. 容易实现

与其迭代器类相比,发生器可以以清晰简洁的方式实现。 以下是使用迭代器类来实现2的幂次序的例子。

上面代码有点长,可以使用一个生成器函数实现同样的功能。

因为,生成器自动跟踪的细节,它更简洁,更干净。

2.内存高效

返回序列的正常函数将在返回结果之前会在内存中的创建整个序列。如果序列中的项目数量非常大,这可是要消耗内存的。

序列的生成器实现是内存友好的,并且是推荐使用的,因为它一次仅产生一个项目。

3. 表未无限流

生成器是表示无限数据流的绝佳媒介。 无限流不能存储在内存中,由于生成器一次只能生成一个项目,因此可以表示无限数据流。

以下示例可以生成所有偶数(至少在理论上)。

4.管道生成器

生成器可用于管理一系列操作,下面使用一个例子说明。

假设我们有一个快餐连锁店的日志文件。 日志文件有一列(第4列),用于跟踪每小时销售的比萨饼数量,我们想算出在5年内销售的总萨饼数量。

假设一切都是字符串,不可用的数字标记为“N / A”。 这样做的生成器实现可以如下。

这种管道的方式是更高效和易于阅读的。

原创文章,作者:若木成林,如若转载,请注明出处:https://www.chinaztest.com/1282.html

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