Python基础-列表生成式和生成器表达式

一、列表生成式（List Comprehension）

列表生成式即List Comprehensions，是Python内置的非常简单却强大的可以用来创建list的生成式。

举个例子，要生成list [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]可以用list(range(1, 11))：

 >>> list(range(1, 11))
 [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

但如果要生成[1x1, 2x2, 3x3, ..., 10x10]怎么做？方法一是循环：

 >>> L = []
 >>> for x in range(1, 11):
 ...    L.append(x * x)
 ...
 >>> L
 [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

但是循环太繁琐，而列表生成式则可以用一行语句代替循环生成上面的list：

 >>> [x * x for x in range(1, 11)]
 [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

写列表生成式时，把要生成的元素x * x放到前面，后面跟for循环，就可以把list创建出来，十分有用，多写几次，很快就可以熟悉这种语法。

for循环后面还可以加上if判断，这样我们就可以筛选出仅偶数的平方：

>>> [x * x for x in range(1, 11) if x % 2 == 0]
[4, 16, 36, 64, 100]

还可以使用两层循环，可以生成全排列：

>>> [m + n for m in 'ABC' for n in 'XYZ']
['AX', 'AY', 'AZ', 'BX', 'BY', 'BZ', 'CX', 'CY', 'CZ']

三层和三层以上的循环就很少用到了。

运用列表生成式，可以写出非常简洁的代码。例如，列出当前目录下的所有文件和目录名，可以通过一行代码实现：

>>> import os # 导入os模块，模块的概念后面讲到
>>> [d for d in os.listdir('.')] # os.listdir可以列出文件和目录
['.emacs.d', '.ssh', '.Trash', 'Adlm', 'Applications', 'Desktop', 'Documents', 'Downloads', 'Library', 'Movies', 'Music', 'Pictures', 'Public', 'VirtualBox VMs', 'Workspace', 'XCode']

for循环其实可以同时使用两个甚至多个变量，比如dict的items()可以同时迭代key和value：

>>> d = {'x': 'A', 'y': 'B', 'z': 'C' }
>>> for k, v in d.items():
...     print(k, '=', v)
...
y = B
x = A
z = C

 因此，列表生成式也可以使用两个变量来生成list：

>>> d = {'x': 'A', 'y': 'B', 'z': 'C' }
>>> [k + '=' + v for k, v in d.items()]
['y=B', 'x=A', 'z=C']

最后把一个list中所有的字符串变成小写：

>>> L = ['Hello', 'World', 'IBM', 'Apple']
>>> [s.lower() for s in L]
['hello', 'world', 'ibm', 'apple']

练习：

如果list中既包含字符串，又包含整数，由于非字符串类型没有lower()方法，所以列表生成式会报错：

l = ['Hello', 'World', 'IBM', 'APPLE', 18, None]
[s.lower() for s in l]
Traceback (most recent call last):
  File "<input>", line 1, in <module>
  File "<input>", line 1, in <listcomp>
AttributeError: 'int' object has no attribute 'lower'

使用内建的isinstance函数可以判断一个变量是不是字符串：

[s.lower() for s in l if isinstance(s,str)]
['hello', 'world', 'ibm', 'apple']

二、生成器表达式

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。

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 0x00000247C4BFA518>

创建l和g的区别仅在于最外层的[]和()，L是一个list，而g是一个generator。

使用generator的元素可以使用next()函数和for循环

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 "<input>", line 1, in <module>
StopIteration

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

for循环会自动处理StopIteration报错信息

以上内容完全来自廖雪峰的教程，非常感谢！