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小猿圈python学习-生成器

小猿圈python学习-生成器

作者: 小猿圈IT教育 | 来源:发表于2019-06-06 11:57 被阅读0次

    生成器generator

    通过列表生成式,我们可以直接创建一个列表。但是,受到内存限制,列表容量肯定是有限的。而且,创建一个包含100万个元素的列表,不仅占用很大的存储空间,如果我们仅仅需要访问前面几个元素,那后面绝大多数元素占用的空间都白白浪费了。比如我要循环100万次,按py的语法,for i in range(1000000)会先生成100万个值的列表。但是循环到第50次时,我就不想继续了,就退出了。但是90多万的列表元素就白为你提前生成了。

    for i in range(1000000):

        if i == 50:

            break

        print(i)

    所以,如果列表元素可以按照某种算法推算出来,那我们是否可以在循环的过程中不断推算出后续的元素呢?

    像上面这个循环,每次循环只是+1而已,我们完全可以写一个算法,让他执行一次就自动+1,这样就不必创建完整的list,从而节省大量的空间。在Python中,这种一边循环一边计算后面元素的机制,称为生成器:generator。

    要创建一个generator,有很多种方法。第一种方法很简单,只要把一个列表生成式的[]改成(),就创建了一个generator:

    >>> [x * x for x in range(10)]

    [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

    >>>

    >>> (x * x for x in range(10))

    at 0x101ebc3b8>

    (x*x for x in range(10))生成的就是一个生成器。

    我们可以直接打印出list的每一个元素,但我们怎么打印出generator的每一个元素呢?

    如果要一个一个打印出来,可以通过next()函数获得generator的下一个返回值:

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

    >>> next(g)

    0

    >>> next(g)

    1

    >>> next(g)

    4

    >>> next(g)

    9

    >>> next(g)

    16

    >>> next(g)

    25

    >>> next(g)

    36

    >>> next(g)

    49

    >>> next(g)

    64

    >>> next(g)

    81

    >>> next(g)

    Traceback (most recent call last):

      File "", line 1, in

    StopIteration

    我们讲过,generator保存的是算法,每次调用next(g)就计算出g的下一个元素的值,直到计算到最后一个元素,没有更多的元素时,抛出StopIteration的错误。

    当然,上面这种不断调用next(g)实在是太变态了,正确的方法是使用for循环,因为generator也是可迭代(遍历)对象:

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

    >>> for n in g:

    ...    print(n)

    ...

    0

    1

    4

    9

    16

    25

    36

    49

    64

    81

    通过for循环来迭代它,就不需要关心StopIteration的错误了。

    函数生成器

    generator非常强大。如果推算的算法比较复杂,用类似列表生成式的for循环无法实现的时候,还可以用函数来实现。

    比如,著名的斐波拉契数列(Fibonacci),除第一个和第二个数外,任意一个数都可由前两个数相加得到:

    1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, …

    实现100以内的斐波那契数代码:

    a,b = 0,1

    n = 0  # 斐波那契数

    while n < 100:

        n = a + b

        a = b # 把b的旧值给到a

        b = n # 新的b = a + b(旧b的值)

        print(n)

    改成函数也可以的

    def fib(max):

        a,b = 0,1

        n = 0  # 斐波那契数

        while n < max:

            n = a + b

            a = b # 把b的旧值给到a

            b = n # 新的b = a + b(旧b的值)

            print(n)

    fib(100)

    输出 :

    1

    2

    3

    5

    8

    13

    21

    34

    55

    89

    144

    仔细观察,可以看出,fib函数实际上是定义了斐波拉契数列的推算规则,可以从第一个元素开始,推算出后续任意的元素,这种逻辑其实非常类似generator。

    也就是说,上面的函数和generator仅一步之遥。要把fib函数变成generator,只需要把print(b)改为yield b就可以了:

    def fib(max):

        a,b = 0,1

        n = 0  # 斐波那契数

        while n < max:

            n = a + b

            a = b # 把b的旧值给到a

            b = n # 新的b = a + b(旧b的值)

            #print(n)

            yield n # 程序走到这,就会暂停下来,返回n到函数外面,直到被next方法调用时唤醒

    f = fib(100) # 注意这句调用时,函数并不会执行,只有下一次调用next时,函数才会真正执行

    print(f)

    print(f.__next__())

    print(f.__next__())

    print(f.__next__())

    print(f.__next__())

    输出

    1

    2

    3

    5

    这就是定义generator的另一种方法。如果一个函数定义中包含yield关键字,那么这个函数就不再是一个普通函数,而是一个generator:

    这里,最难理解的就是generator和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generator的函数,在每次调用next()的时候执行,遇到yield语句暂停并返回数据到函数外,再次被next()调用时从上次返回的yield语句处继续执行

    在上面fib的例子,我们在循环过程中不断调用yield,函数就会不断的中断(暂停)。当然要给循环设置一个条件来退出循环,不然就会产生一个无限数列出来。同样的,把函数改成generator后,我们基本上从来不会用next()来获取下一个返回值,而是直接使用for循环来迭代:

    f = fib(100) # 注意这句调用时,函数并不会执行,只有下一次调用next时,函数才会真正执行

    for i in f:

        print(i)

    #输出:

    1

    2

    3

    ...

    ...

    55

    89

    144

    并发编程

    虽然我们还没学并发编程,但我们肯定听过cpu 多少核多少核之类的,cpu的多核就是为了可以实现并行运算,让你同时边听歌、边聊qq、边刷知乎。单核的cpu同一时间只能干一个事,所以你用单核电脑同时做好几件事的话,就会变的很慢,因为cpu要在不同程序任务间来回切换。

    通过yield, 我们可以实现单核下并发做多件事的效果。

    import time

    def consumer(name):

        print("%s 准备吃包子啦!" %name)

        while True:

          baozi = yield  # yield可以接收到外部send传过来的数据并赋值给baozi

          print("包子[%s]来了,被[%s]吃了!" %(baozi,name))

    c = consumer('A')

    c2 = consumer('B')

    c.__next__() # 执行一下next可以使上面的函数走到yield那句。 这样后面的send语法才能生效

    c2.__next__()

    print("----老子开始准备做包子啦!----")

    for i in range(10):

        time.sleep(1)

        print("做了2个包子!")

        c.send(i)  # send的作用=next, 同时还把数据传给了上面函数里的yield

        c2.send(i)

    注意:调用send(x)给生成器传值时,必须确保生成器已经执行过一次next()调用, 这样会让程序走到yield位置等待外部第2次调用。

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