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python 的 yield 关键字有什么作用?(stackov

python 的 yield 关键字有什么作用?(stackov

作者: 程序员讲道理 | 来源:发表于2017-08-28 00:48 被阅读33次

    比如,我试着理解下面一段代码:

    def _get_child_candidates(self, distance, min_dist, max_dist):
        if self._leftchild and distance - max_dist < self._median:
            yield self._leftchild
        if self._rightchild and distance + max_dist >= self._median:
            yield self._rightchild  
    

    这是调用上面方法的代码:

    result, candidates = list(), [self]
    while candidates:
        node = candidates.pop()
        distance = node._get_dist(obj)
        if distance <= max_dist and distance >= min_dist:
            result.extend(node._values)
        candidates.extend(node._get_child_candidates(distance, min_dist, max_dist))
    return result
    

    _get_child_candidates 调用的时候,发生了什么,是返回了一个list吗,它会再次调用吗,什么时候会停止?


    要明白 yield 关键字的作用,你得明白迭代生成器的原理,它是如何能够被迭代的。

    可迭代 iterable

    当你创建一个list,你可以一个挨着一个地读里面的每一个元素,每一次读元素的操作叫做一次迭代。

    >>> mylist = [1, 2, 3]
    >>> for i in mylist:
    ...    print(i)
    1
    2
    3
    

    mylist 是可迭代的对象,当你使用列表推导式的时候,你创建一个列表,并成为一个可迭代的对象

    >>> mylist = [x*x for x in range(3)]
    >>> for i in mylist:
    ...    print(i)
    0
    1
    4
    

    所有你可以使用"for ... in ..." 的对象都是一个可迭代对象(iterable)。

    生成器(Generators)

    生成器是迭代器(iterators),不过你只能对每个元素迭代一次 。这是因为生成器并不会把所有数值存在内存中,生成器是运行的时候才生成相应的数值的。

    >>> mygenerator = (x*x for x in range(3))
    >>> for i in mygenerator:
    ...    print(i)
    0
    1
    4
    

    ()而不是[],输出有同样的结果。但你不能第二次使用for i in mygenerator,因为生成器的元素只能被迭代一次。它计算0,然后忘掉前面的结果,再计算1,最后在计算4的时候结束,一个接着一个。

    Yield

    yiled 使用跟return类似,但是它只返回一个生成器。

    >>> def createGenerator():
    ...    mylist = range(3)
    ...    for i in mylist:
    ...        yield i*i
    ...
    >>> mygenerator = createGenerator() # create a generator
    >>> print(mygenerator) # mygenerator is an object!
    <generator object createGenerator at 0xb7555c34>
    >>> for i in mygenerator:
    ...     print(i)
    0
    1
    4
    

    这个例子好像没什么作用,但当你知道你的函数需要返回一个很大的数据集,它会很便利,因为你知道你只要对每个元素读取一次。

    为了掌握yield,你需要明白的是,当你调用生成器函数,这里面的代码并不会马上执行。这个函数只是返回了一个生成器对象

    然后,使用for 迭代生成器的时候,那里面的代码才会执行。

    好,现在来看难的部分:

    第一次使用for 调用生成器对象的时候,生成器会执行它里面的代码,直到遇到了yield,并返回for循环的第一个元素。然后,for循环的每一次循环的开始,生成器会返回下一个元素,直到没有元素可以返回。当生成器函数找不到yield的结果时,生成器可以看做是空的了,因为已经没有元素可以迭代。

    如何解释你的代码

    生成器:

    # 这个方法会返回一个生成器对象
    def _get_child_candidates(self, distance, min_dist, max_dist):
    
        #当你每次调用生成器对象返回一个元素的时候,这些代码才会执行:
    
        # 如果还有左子节点
        # 并且距离OK,返回左子节点
        if self._leftchild and distance - max_dist < self._median:
            yield self._leftchild
    
        # 如果还有右子节点
        # 并且距离OK,返回右子节点
        if self._rightchild and distance + max_dist >= self._median:
            yield self._rightchild
    
        # 函数执行到这儿,生成器可以看做是空的了
        # 没有满足的左子节点,右子节点
    

    调用者:

    # 创建两个列表,一个是空列表,一个列表的初始元素是对象自己。
    result, candidates = list(), [self]
    
    # candidates的循环。(循环的开始,只有对象自己,后面要把自己的子节点加进去)
    while candidates:
    
        # 推栈,得到最上面一个节点
        node = candidates.pop()
    
        # 计算距离
        distance = node._get_dist(obj)
    
        # 如果距离OK,那把这个节点的值加到result
        if distance <= max_dist and distance >= min_dist:
            result.extend(node._values)
    
        # 把这个节点的子节点加到candidates.extend列表
        # 所以这个循环会一直执行,直到没有任何子节点
        candidates.extend(node._get_child_candidates(distance, min_dist, max_dist))
    
    return result
    

    这段代码包含几个小部分:

    • 这个循环遍历一个列表,但当循环执行的时候列表会变长(把子节点添加进去)。这是一种简洁的遍历嵌套数据方式,尽管有一点危险,因为你可能会陷入无限循环。在这个例子中,candidates.extend(node._get_child_candidates(distance, min_dist, max_dist)把每个元素都消耗尽了。但while循环一直创建新的生成器对象,它会产生新的元素,因为传的参数变得不一样了。
    • extend()方法是list的一个方法,它接收一个可迭代对象,并把它的值加到列表中。

    通常,我们把列表作为参数:

    >>> a = [1, 2]
    >>> b = [3, 4]
    >>> a.extend(b)
    >>> print(a)
    [1, 2, 3, 4]
    

    但在你的代码中,接收了一个生成器,这没有关系,因为:

    1. 你不会两次读取元素。
    2. 你有很多子节点,并不想存到内存当中。

    这样子有效,因为Python并不会管你的参数是否为list,Python预测参数类型为可迭代对象,那strings,list,tuple和生成器都可以作为参数传递的。这叫做鸭子类型(duck typing)🦆,这是Python的一个特色,好吧话题扯远了。

    看到这里就差不多把问题回答了,现在来看看一些高级特性。

    控制生成器的耗尽(Controlling a generator exhaustion)

    >>> class Bank(): # 创建一个银行,建设一些ATM
    ...    crisis = False
    ...    def create_atm(self):
    ...        while not self.crisis:
    ...            yield "$100"
    >>> hsbc = Bank() # 如果不出意外,ATM会尽量满足你的需要
    >>> corner_street_atm = hsbc.create_atm()
    >>> print(corner_street_atm.next())
    $100
    >>> print(corner_street_atm.next())
    $100
    >>> print([corner_street_atm.next() for cash in range(5)])
    ['$100', '$100', '$100', '$100', '$100']
    >>> hsbc.crisis = True # 问题来了,没钱了
    >>> print(corner_street_atm.next())
    <type 'exceptions.StopIteration'>
    >>> wall_street_atm = hsbc.create_atm() #新的ATM也是这样
    >>> print(wall_street_atm.next())
    <type 'exceptions.StopIteration'>
    >>> hsbc.crisis = False # 问题来了,解决危机之后的ATM没钱了
    >>> print(corner_street_atm.next())
    <type 'exceptions.StopIteration'>
    >>> brand_new_atm = hsbc.create_atm() # 建造一个新的ATM,让工作回到正轨
    >>> for cash in brand_new_atm:
    ...    print cash
    $100
    $100
    $100
    $100
    $100
    $100
    $100
    $100
    $100
    ...
    

    这种方法在很多方面都有用,比如控制访问资源。

    Itertools 你最好的朋友

    Itertools 模块有两个特别的函数来操作可迭代对象。有没有想过要复制生成器?链接两个生成器?用一行代码组合数据在一个嵌套列表?Map / Zip而不创建另外一个list?

    那就 import itertools吧。
    作为例子,我们试着打印赛马比赛4个马到达次序的组合。

    >>> horses = [1, 2, 3, 4]
    >>> races = itertools.permutations(horses)
    >>> print(races)
    <itertools.permutations object at 0xb754f1dc>
    >>> print(list(itertools.permutations(horses)))
    [(1, 2, 3, 4),
     (1, 2, 4, 3),
     (1, 3, 2, 4),
     (1, 3, 4, 2),
     (1, 4, 2, 3),
     (1, 4, 3, 2),
     (2, 1, 3, 4),
     (2, 1, 4, 3),
     (2, 3, 1, 4),
     (2, 3, 4, 1),
     (2, 4, 1, 3),
     (2, 4, 3, 1),
     (3, 1, 2, 4),
     (3, 1, 4, 2),
     (3, 2, 1, 4),
     (3, 2, 4, 1),
     (3, 4, 1, 2),
     (3, 4, 2, 1),
     (4, 1, 2, 3),
     (4, 1, 3, 2),
     (4, 2, 1, 3),
     (4, 2, 3, 1),
     (4, 3, 1, 2),
     (4, 3, 2, 1)]
    

    理解迭代的机制

    可迭代对象都实现了__iter__()方法,迭代器实现了__next__()方法。
    迭代是实现了next()的对象操作那些实现了iter()对象的过程。
    (原文是说迭代器是用来迭代可迭代对象的对象,绕不饶?)

    无负责翻译自:https://stackoverflow.com/questions/231767/what-does-the-yield-keyword-do
    如果有什么写错了,你来打我啊!

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