(十)python3 生成器

生成器（generator）：在 Python 中，不必创建完整的 list，从而节省大量的空间。一边循环一边计算的机制。

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：

>>> L = [x * x for x in range(10)]
>>> L
[0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]
>>> g = (x * x for x in range(10))
>>> g
<generator object <genexpr> at 0x1022ef630>

　　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：

>>> next(g)
0
>>> next(g)
1
>>> next(g)
4
...
...
>>> next(g)
81
>>> next(g)
Traceback (most recent call last):File "<stdin>", line 1, in <module> StopIteration

　　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。

常用的方法是使用for 循环，因为 generator 也是可迭代对象：

>>> g = (x * x for x in range(10))
>>> for n in g:
... print(n)
...
0
1
4
9
16
25
36
49
64
81

　　

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(max):
　　n, a, b = 0, 0, 1
　　while n < max:
　　　　print(b)
　　　　a, b = b, a + b
　　　　n = n + 1
　　return 'done'

>>> fib(6)

1

1

2

3

5

8

'done'

　　

　　

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):
　　n, a, b = 0, 0, 1
　　while n < max:
　　　　yield b
　　　　a, b = b, a + b
　　　　n = n + 1
　　return 'done'

　　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：

>>> f = fib(6)
>>> f
<generator object fib at 0x104feaaa0>

　　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 语句返回，再次执行时从上次返回的 yield 语句处继续执行。

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：

>>> g = fib(6)
>>> while True:
...　　try:
...　　　　x = next(g)
...       print('g:', x)
...　　except StopIteration as e:
...　　　　print('Generator return value:', e.value)
...        break
...
g: 1
g: 1
g: 2
g: 3
g: 5
g: 8
Generator return value: done

　

小结
　　generator 是非常强大的工具，在 Python 中，可以简单地把列表生成式改成 generator，也可以通过函数实现复杂逻辑的 generator。

　　要理解 generator 的工作原理，它是在 for 循环的过程中不断计算出下一个元素，并在适当的条件结束 for 循环。对于函数改成的 generator 来说，遇到 return 语句或者执行到函数体最后一行语句，就是结束 generator的指令， for 循环随之结束。