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一文詳解Python中生成器的原理與使用_python

作者:小小垂髫 ? 更新時間: 2022-07-08 編程語言

我們學習完推導式之后發現,推導式就是在容器中使用一個for循環而已,為什么沒有元組推導式?

原因就是“元組推導式”的名字不是這樣的,而是叫做生成器表達式。

什么是生成器

生成器表達式本質上就是一個迭代器,是定義迭代器的一種方式,是允許自定義邏輯的迭代器。生成器使用generator表示。

迭代器和生成器的區別

迭代器本身是系統內置的, 無法重寫內置的邏輯結構;而生成器是用戶自定義的,可以重寫邏輯結構。所以生成器就是一個迭代器,只是我們將自己寫的迭代器叫做生成器作為區分而已。

創建方式

生成器有兩種創建方式

1.生成器表達式,就是“元組推導式”

3.生成器函數,就是使用def定義,里面使用yield關鍵字

生成器表達式

基本語法

from collections import Iterator, Iterable

# 生成器表達式(元組推導式)
gen = (i * 2 for i in range(1, 11))
print(isinstance(gen, Iterable))  # 判斷是否是迭代對象
print(isinstance(gen, Iterator))  # 判斷是否是迭代器

# 這個 gen 就是生成器

生成器函數

我們上面說到,生成器函數如何定義?其實和普通的函數定義的方法是一樣的,都是要使用def關鍵字來定義,其它的寫法沒有任何要求,普通函數怎么寫生成器函數就怎么寫,唯一的要求就是要使用yield關鍵字。

要注意,生成器函數就是一個函數,是使用了yield的函數,只不過生成器函數是用來定義生成器的。

yield關鍵字

yield這個關鍵字其實類似于return關鍵字,return關鍵字的作用是在函數中使用,用來返回數據,yield關鍵字的作用也是一樣的,就是用來返回數據,但是和return還有其它的不同之處。

yield和return

共同點

執行到對應語句的時候,就會返回對應的值。

不同點

return執行的時候,函數就跳出,然后return之后的所有作用域語句就會全部跳出,當函數再次調用的時候,整個函數就重新執行。

yield執行的時候,返回數據,但是函數就會記住跳出的位置,當你再次調用函數(生成器)的時候,就從上一次跳出的地方繼續執行,是不是和迭代器的取值有異曲同工之處?

yield的使用方法

yield的使用方法有兩種,一種是和return的使用方法一樣,在關鍵字的后面直接添加返回值,這是推薦使用的方法;

第二種方法使用將yield作為一個函數使用,就是在yield后面使用括號,在括號中填寫返回的值。

生成器函數的基本使用

# 1、定義一個生成器函數
# 生成器函數就是一個使用yield的函數
def myGen():
	print(1)
	yield 11
	print(2)
	yield 22
	print(3)
	yield 33


# 2、初始化生成器
# 執行生成器函數,返回一個對象,就是生成器對象,簡稱生成器
from collections import Iterator
gen = myGen()
res = isinstance(gen, Iterator)
print(res)  # True  返回True說明生成器本質上就是一個迭代器


# 3、調用生成器
# 生成器本質上就是一個迭代器,還記得迭代器如何調用嗎?
res = next(gen)
print(res)
"""
結果:
1   (生成器函數中的語句 print(1))
11  (yield返回的值,print(res))
"""

send的使用

sendnext一樣,都是用來取出迭代器中的值的函數,send是生成器的內置函數。而且send和next相比,功能更加的強大,next只能取值;send不但能取值,而且還能發送值。

實例

定義生成器函數

def myGen():

   print('process start')
   #  res獲取yield的值
   res = yield 100

   print(res, '內部打印1')
   print('process start')
   res = yield 200

   print(res, '內部打印2')
   print('process start')
   res = yield 300

   print(res, '內部打印3')

初始化生成器

gen = myGen()

第一次調用生成器

# 在使用send時,第一次傳遞的數據必須是None,這是硬性語法,以為send第一次傳遞參數的時候,還沒有遇到yield,所以不能傳送。
res = gen.send(None)

print(res)
"""
結果:
process start
100
"""

使用send第一次調用生成器的時候執行了下面的語句:

print('process start')
res = yield 100

執行到yield 100的時候,才碰到了yield,但是send之前沒有遇到過yield,所以不能傳入任何值,None沒有任何意義,這是硬性語法。

這里注意,res = yield 100中的res此時沒有任何價值。因為這個一條語句我們目前只執行了一半,執行了yield 100,還有res的賦值沒有完成,所以現在的res沒有任何的意義。

第一次調用生成器,返回100,這個100則是語句res = yield 100返回的值。

第二次調用

res = next(gen)
print(res)
"""
結果:
None 內部打印1
process start
200
"""

第二次調用執行了以下語句:

res = yield 100
print(res, '內部打印1')
print('process start')
res = yield 200

注意,生成器函數在調用的時候,會從上一次yield返回值的地方,就是res = yield 100,但是這個語句第二次調用的時候,只會執行一半,因為另一半在第一次調用的時候已經執行完了,就是yield 100,就是說還有res的賦值沒有進行,但是第二次調用使用的是next,next沒有傳送值的能力,所以res就沒有賦予任何值,,在打印的時候,res就是一個None。

第三次調用

res = gen.send('第三次調用')
print(res)
"""
結果:
第三次調用 內部打印2
process start
300
"""

第三次調用執行的語句是:

res = yield 200
print(res, '內部打印2')
print('process start')
res = yield 300

這次和第二次的調用基本是一樣的,但是這次是使用send調用,所以傳送了值過去,執行于是將值賦予了res。

第四次調用

res = gen.send(None)
print(res)

"""
結果:
None 內部打印3
StopIteration  (報錯)
"""

第四次調用,執行以下語句:

res = yield 300
print(res, '內部打印3')

第四次調用生成器,沒有可以執行的yield語句,所以返回不了任何數據,因此報出了?StopIteration的錯誤。

可迭代對象的優化

現在我們就已經學習完了容器和迭代器、生成器的相關知識,我們也知道了可迭代對象和迭代器的區別,那么現在我們要說的是,如果我們需要制定一個容器供我們遍歷使用,那么我們優先使用迭代器而不是容器這樣的一個普通的可迭代對象。

在我們之后的日常使用過程當中,我們有時就會發現,我們需要在一個循環中遍歷一個容器供我們使用,但是這個容器中的值非常多,使這個容器占據的內存空間非常大,消耗了大量的資源,導致我們的程序非常慢。這個時候我們就需要使用迭代器或者生成器去遍歷,迭代器每次遍歷只占據當次遍歷時的內存空間,因此非常的節省資源,所以這就是我們優先使用迭代器的理由。

總結

現在我們就學習完了python中的所有的函數類型,知道了python中的有內置函數、自定義函數,之后我們還會學習一些python的常用標準庫和第三方庫,里面也有一些我們經常用到的函數。

  • 普通函數,使用def定義
  • 匿名函數,使用lambda定義
  • 閉包函數,內函數調用外函數的變量,并且外函數將內函數返回,這樣的嵌套下,外函數就是一個閉包函數,但是一般的情況下,我們并不特意的作出一個閉包函數,而是要使用閉包這么一個功能
  • 高階函數,就是將函數作為參數使用的函數,常用的內置高階函數有map、filter、reduce、sorted
  • 遞歸函數,自己調用自己的函數

原文鏈接:https://www.cnblogs.com/msr20666/p/16272205.html

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