python高级-生成器(17)

1. 什么是⽣成器

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。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？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的机制，称为⽣成器：generator。

2. 创建⽣成器⽅法1

要创建⼀个⽣成器，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 ( )

列表生成式

L = [2*x for x in range(1,10)]
print(L)

运行结果为：[2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18]

生成器

G = (2*x for x in range(1,10))
p

运行结果为：<generator object <genexpr> at 0x00000111152FC408>

创建 L 和 G 的区别仅在于最外层的 [ ] 和 ( ) ， L 是⼀个列表，⽽ G 是⼀个⽣成器。我们可以直接打印出L的每⼀个元素，但我们怎么打印出G的每⼀个元素呢？如果要⼀个⼀个打印出来，可以通过 next() 函数获得⽣成器的下⼀个返回:

G = (2*x for x in range(1,10))
print(G)
print(next(G))
print(next(G))
print(next(G))
print(next(G))
print(next(G))
print(next(G))

运行结果为：2、4、6、8、10、12

G = (2*x for x in range(1,10))
print(G)
print(next(G))
print(next(G))
print(next(G))
print(next(G))
print(next(G))
print(next(G))
print(next(G))
print(next(G))
print(next(G))
print(next(G))

运行结果为：

<generator object <genexpr> at 0x0000022CCCC8C408>
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Traceback (most recent call last):
  File "C:\Users\Se7eN_HOU\Desktop\A.py", line 12, in <module>
    print(next(G))
StopIteration

注意：

• ⽣成器保存的是算法，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 的异常。
• 当然，这种不断调⽤ next() 实在是太变态了，正确的⽅法是使⽤ for 循环，因为⽣成器也是可迭代对象。所以，我们创建了⼀个⽣成器后，基本上永远不会调⽤ next() ，⽽是通过 for 循环来迭代它，并且不需要关⼼StopIteration 异常.

3. 创建⽣成器方法2

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, …

斐波拉契数列⽤列表⽣成式写不出来，但是，⽤函数把它打印出来却很容易

def fib(times):
    n=0
    a,b = 0,1
    while n<times:
        print(b)
        a,b = b,a+b
        n+=1
    return "done"

fib(5)

运行结果为：1、 1、 2、 3、 5

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(times):
    n=0
    a,b = 0,1
    while n<times:
        yield b
        a,b = b,a+b
        n+=1
    return "done"

f = fib(5)
print(next(f))
print(next(f))
print(next(f))
print(next(f))
print(next(f))
print(next(f))

运行结果为：

1
1
2
3
5
Traceback (most recent call last):
  File "C:\Users\Se7eN_HOU\Desktop\demo.py", line 16, in <module>
    print(next(f))
StopIteration: done

在上⾯fib 的例⼦，我们在循环过程中不断调⽤ yield ，就会不断中断。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：

def fib(times):
    n=0
    a,b = 0,1
    while n<times:
        yield b
        a,b = b,a+b
        n+=1
    return "done"

for n in fib(5):
    print(n)

运行结果为：

1
1
2
3
5

但是⽤for循环调⽤generator时，发现拿不到generator的return语句的返回值。如果想要拿到返回值，必须捕获StopIteration错误，返回值包含在StopIteration的value中：

def fib(times):
    n=0
    a,b = 0,1
    while n<times:
        yield b
        a,b = b,a+b
        n+=1
    return "done"

f = fib(5)
while True:
    try:
        x = next(f)
        print("value=%d"%x)
    except StopIteration as e:
        print("生成器返回值=%s"%e.value)
        break

运行结果为：

value=1
value=1
value=2
value=3
value=5
生成器返回值=done

4、_ _next_ _()方法和next()一样

def fib(times):
    n=0
    a,b = 0,1
    while n<times:
        yield b
        a,b = b,a+b
        n+=1
    return "done"

f = fib(5)
print(f.__next__())
print(f.__next__())
print(f.__next__())
print(f.__next__())
print(f.__next__())
print(f.__next__())

运行结果为：

1Traceback (most recent call last):

1
2
3
5
  File "C:\Users\Se7eN_HOU\Desktop\demo.py", line 16, in <module>
    print(f.__next__())
StopIteration: done

5.、send()

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

f = fib(5)
print(f.__next__())
print(f.send("Se7eN_HOU"))
print(f.send("Se7eN"))
print(next(f))
print(f.__next__())

运行结果为：

1
Se7eN_HOU
1
Se7eN
2
None
3
None
5

通过上面的例子可以看出使用send（）函数可以给生成器生成对象的时候传递参数。

总结

• ⽣成器是这样⼀个函数，它记住上⼀次返回时在函数体中的位置。对⽣成器函数的第⼆次（或第 n 次）调⽤跳转⾄该函数中间，⽽上次调⽤的所有局部变量都保持不变。
• ⽣成器不仅“记住”了它数据状态；⽣成器还“记住”了它在流控制构造（在命令式编程中，这种构造不只是数据值）中的位置。

⽣成器的特点：

• 1. 节约内存
• 2. 迭代到下⼀次的调⽤时，所使⽤的参数都是第⼀次所保留下的，即是说，在整个所有函数调⽤的参数都是第⼀次所调⽤时保留的，⽽不是新创建的