• 生成器(Generators)

    生成器(Generators)

    生成器也是一种迭代器,但是你只能对其迭代一次。这是因为它们并没有把所有的值存在内存中,而是在运行时生成值。你通过遍历来使用它们,要么用一个“for”循环,要么将它们传递给任意可以进行迭代的函数和结构。大多数时候生成器是以函数来实现的。然而,它们并不返回一个值,而是yield(暂且译作“生出”)一个值。这里有个生成器函数的简单例子:

    1. def generator_function():
    2. for i in range(10):
    3. yield i
    4. for item in generator_function():
    5. print(item)
    6. # Output: 0
    7. # 1
    8. # 2
    9. # 3
    10. # 4
    11. # 5
    12. # 6
    13. # 7
    14. # 8
    15. # 9

    这个案例并不是非常实用。生成器最佳应用场景是:你不想同一时间将所有计算出来的大量结果集分配到内存当中,特别是结果集里还包含循环。

    译者注:这样做会消耗大量资源

    许多Python 2里的标准库函数都会返回列表,而Python 3都修改成了返回生成器,因为生成器占用更少的资源。

    下面是一个计算斐波那契数列的生成器:

    1. # generator version
    2. def fibon(n):
    3. a = b = 1
    4. for i in range(n):
    5. yield a
    6. a, b = b, a + b

    函数使用方法如下:

    1. for x in fibon(1000000):
    2. print(x)

    用这种方式,我们可以不用担心它会使用大量资源。然而,之前如果我们这样来实现的话:

    1. def fibon(n):
    2. a = b = 1
    3. result = []
    4. for i in range(n):
    5. result.append(a)
    6. a, b = b, a + b
    7. return result

    这也许会在计算很大的输入参数时,用尽所有的资源。我们已经讨论过生成器使用一次迭代,但我们并没有测试过。在测试前你需要再知道一个Python内置函数:next()。它允许我们获取一个序列的下一个元素。那我们来验证下我们的理解:

    1. def generator_function():
    2. for i in range(3):
    3. yield i
    4. gen = generator_function()
    5. print(next(gen))
    6. # Output: 0
    7. print(next(gen))
    8. # Output: 1
    9. print(next(gen))
    10. # Output: 2
    11. print(next(gen))
    12. # Output: Traceback (most recent call last):
    13. # File "<stdin>", line 1, in <module>
    14. # StopIteration

    我们可以看到,在yield掉所有的值后,next()触发了一个StopIteration的异常。基本上这个异常告诉我们,所有的值都已经被yield完了。你也许会奇怪,为什么我们在使用for循环时没有这个异常呢?啊哈,答案很简单。for循环会自动捕捉到这个异常并停止调用next()。你知不知道Python中一些内置数据类型也支持迭代哦?我们这就去看看:

    1. my_string = "Yasoob"
    2. next(my_string)
    3. # Output: Traceback (most recent call last):
    4. # File "<stdin>", line 1, in <module>
    5. # TypeError: str object is not an iterator

    好吧,这不是我们预期的。这个异常说那个str对象不是一个迭代器。对,就是这样!它是一个可迭代对象,而不是一个迭代器。这意味着它支持迭代,但我们不能直接对其进行迭代操作。那我们怎样才能对它实施迭代呢?是时候学习下另一个内置函数,iter。它将根据一个可迭代对象返回一个迭代器对象。这里是我们如何使用它:

    1. my_string = "Yasoob"
    2. my_iter = iter(my_string)
    3. next(my_iter)
    4. # Output: 'Y'

    现在好多啦。我肯定你已经爱上了学习生成器。一定要记住,想要完全掌握这个概念,你只有使用它。确保你按照这个模式,并在生成器对你有意义的任何时候都使用它。你绝对不会失望的!