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Python中的生成器

Python中的生成器

作者: 夏威夷的芒果 | 来源:发表于2018-10-28 18:16 被阅读3次

一、生成器表达式

可以看一下生成器表达式:

g = (x for x in range(10))

将列表的方括号[ ] 改为圆括号( ) 就变成了生成器表达式。

如何访问生成器中的元素呢?最普遍的办法,是通过g.next(),当然,前提是生成器能够生成元素,若没有更多的元素时,抛出StopIteration的错误。

当然,访问生成器也可以用for循环来访问,如:

for n in g:
    print n

二、生成器函数

在函数中如果出现了yield关键字,那么该函数就不再是普通函数,而是生成器函数。当一个生成器函数调用yield,生成器函数的“状态”会被冻结,所有的变量的值会被保留下来,下一行要执行的代码的位置也会被记录,直到再次调用next()。一旦next()再次被调用,生成器函数会从它上次离开的地方开始。

看一个例子,计算斐波那契数列,使用了生成器:

def fib(max):
    n, a, b = 0, 0, 1
    while n < max:
        yield b
        a, b = b, a + b
        n = n + 1

生成器函数最难理解的就是和普通函数的执行流程不一样。函数是顺序执行,遇到return语句或者最后一行函数语句就返回。而变成生成器函数,则在每次调用next()的时候执行,遇到yield语句返回,再次执行时从上次返回的yield语句处继续执行。
所以,fib(max) 为一个生成器函数,所以可以通过如下方式生成斐波那契数列的前10个元素:

for n in fib(10):
    print n

简单地讲,yield 的作用就是把一个函数变成一个 generator,带有 yield 的函数不再是一个普通函数,Python 解释器会将其视为一个 generator,调用 fab(5) 不会执行 fab 函数,而是返回一个 iterable 对象!在 for 循环执行时,每次循环都会执行 fab 函数内部的代码,执行到 yield b 时,fab 函数就返回一个迭代值,下次迭代时,代码从 yield b 的下一条语句继续执行,而函数的本地变量看起来和上次中断执行前是完全一样的,于是函数继续执行,直到再次遇到 yield。

也可以手动调用 fab(5) 的 next() 方法(因为 fab(5) 是一个 generator 对象,该对象具有 next() 方法),这样我们就可以更清楚地看到 fab 的执行流程:

执行流程

>>>f = fab(5) 
>>> f.next() 
1 
>>> f.next() 
1 
>>> f.next() 
2 
>>> f.next() 
3 
>>> f.next() 
5 
>>> f.next() 
Traceback (most recent call last): 
 File "<stdin>", line 1, in <module> 
StopIteration

当函数执行结束时,generator 自动抛出 StopIteration 异常,表示迭代完成。在 for 循环里,无需处理 StopIteration 异常,循环会正常结束。

我们可以得出以下结论:

一个带有 yield 的函数就是一个 generator,它和普通函数不同,生成一个 generator 看起来像函数调用,但不会执行任何函数代码,直到对其调用 next()(在 for 循环中会自动调用 next())才开始执行。虽然执行流程仍按函数的流程执行,但每执行到一个 yield 语句就会中断,并返回一个迭代值,下次执行时从 yield 的下一个语句继续执行。看起来就好像一个函数在正常执行的过程中被 yield 中断了数次,每次中断都会通过 yield 返回当前的迭代值。

yield 的好处是显而易见的,把一个函数改写为一个 generator 就获得了迭代能力,比起用类的实例保存状态来计算下一个 next() 的值,不仅代码简洁,而且执行流程异常清晰。

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