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    1 解析式

            从一个问题来看解析式,现有如下需求:生成一个列表,元素0-9,对每一个元素自增1后求平方返回新列表。

    lst = list(range(10))
    lst2 = []
    for value in lst:
        lst2.append((value + 1) ** 2)
    print(lst2)
    

            看起来很容易理解,但是这种需求竟然用了5行代码!下面来看一下列表解析式的写法。

    [ (x+1)**2 for x in range(10)]
    

    看起来非常简洁,属于Python的风格!哈哈

            再来看一下,什么是列表解析式?在Python中列表解析式是一种语法糖,虽然对看似复杂的代码进行了简写,但是编译器会进行优化,不会因为简写而影响效率,反而因为优化提高了效率。另外还介绍了代码量,减少了出错的机会,还简化了代码,增加了代码可读性。

    2 列表解析式

            列表解析式的基本语法是如下

    [ 返回值 for 元素 in 可迭代对象 if 条件]
    
    • 使用中括号将表达式(推导式)括起来
    • 内部是for循环,if条件可选,可以是多个但是不支持elif语句
    • 返回一个新的列表

    有这样的赋值语句 newlist = [ print(i) for i in range(10) ] ,请问newlist打印出来是什么?

    In [6]: newlist = [ print(i) for i in range(10) ]           
    0
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    
    In [7]: newlist 
    Out[7]: [None, None, None, None, None, None, None, None, None, None]
    

    为什么是None?因为表达式只会将函数的返回值作为结果,进行添加,所以当返回值是一个函数操作的对象时,一定要注意函数的返回值!

    2.1 列表解析式进阶

            有的时候我们的代码需要进行两个或多个循环,列表解析式进阶版本可以满足这种需求哦。它的语法是:

    [ 返回值 for 元素 in 可迭代对象 if 条件表达式1 if 条件表达式2 ... ]
    等同于:
    for 元素 in 可迭代对象:
        if 条件表达式1:
            if 条件表达式2:
    返回值
    
    [ 返回值 for 元素 in 可迭代对象1 for 元素 in 可迭代对象2 ... ]
    等同于:
    for 元素1 in 可迭代对象1:
        for 元素2 in 可迭代对象2:
            # if 也可以加条件判断
            返回值[1个或多个]
    
    • 条件表达式可以是多个,但是不能是elif,多个if是并且的关系
    • 多个循环条件等同于循环嵌套,时间复杂度是O(n*内层循环个数)

    例子:

    20以内,既能被2整除,又能被3整除的列表
    [ i for i in range(20) if i % 2 == 0 if i % 3 == 0]
    
    
    [(i,j) for i in range(10) for j in range(20) if i < 3 if j > 18]
    表示当i小于3时,j大于18时,组成一个元素返回
    

    3 其他解析式

            除了列表解析式以外,Python中还存在集合解析式字典解析式'元组解析式'

    可不是什么元组解析式,这行小字你看不到,可不怪我哦。

    3.1 集合表达式

    • 语法:{ 返回值 for 元素 in 可迭代对象 if 条件 }
    • 列表解析式的中括号换成大括号{}即可
    • 同样是立即返回一个集合
    20以内,既能被2整除,又能被3整除的集合
    { i for i in range(20) if i % 2 == 0 if i % 3 == 0}
    

    注意集合的特性,如果生成了不可hash的元素比如list,那么是不能生成集合的哦,如果元素重复,集合会去重的哦

    3.2 字典解析式

    • 语法:{ 返回值(key:value) for 元素 in 可迭代对象 if 条件 }
    • 列表解析式的中括号换成大括号{}即可
    • 请使用key:value格式
    • 立即返回一个字典
    生成一个key为abcded的字典
    {x:y for x in 'abcdef' for y in range(10)} 
    

    注意字典的key相同时,后面的赋值会把之前的值覆盖哦,所以结果是{'a': 9, 'b': 9, 'c': 9, 'd': 9, 'e': 9, 'f': 9}

    4 生成器表达式

            如果你是从上倒下看的,那么你可能会奇怪,说好的元组表达式呢?如果你是直接跳转过来的,那么请忽略前面这句话。那什么是生成器表达式呢?
            生成器表达式是按需计算(或者惰性求值、延迟计算)的,只有需要的时候才计算值,而列表解析式是直接返回一个新的列表,生成器是一个可迭代对象迭代器。在使用type命令判断对象类型时,generator 就表示一个生成器对象

    • 语法:( 返回值 for 元素 in 可迭代对象 if 条件表达式 )
    • 列表解析式的中括号换成大括号()即可
    • 延迟计算(惰性计算)
    • 只能迭代一次,不能回头
    g = ((i,j) for i in range(10) for j in range(20) if i < 3 if j > 18)
    print(g)  # <generator object <genexpr> at 0x7fca2552b258>
    for i in g:
        print(i) # 只能迭代一次,迭代完毕生成器就为空了哦,
    

    4.1 特点

            没错,用括号括起来的并不是元组表达式,而变成了生成器表达式,它本身由于惰性计算的特性和其他解析式有很多不同的特性

    1. 计算方式
              生成器表达式延迟计算(惰性计算),只有你去向它要,它才会给你计算,而列表解析式在你执行后,会直接给你生成一个新的列表。
    2. 内存占用
              生成器没有数据,内存占用极少,它是使用时一个一个返回数据,如果将这些返回的数据合起来占用的空间也和列表解析式差不多,但是它不是立即需要这么多空间
    3. 计算速度
              单看计算时间来看,生成器表达式耗时非常短,列表解析式时长,因为生成器本身并没有任何返回值,只是返回了一个生成器对象,列表解析式构造并返回了一个新的列表,所以看起来更耗时了
    4. 遍历
              当我们需要对数据进行遍历时,由于生成器是遍历一次计算一个返给你,而列表解析式执行完毕后直接返回一个新的列表不需要计算,所以性能要优于生成器表达式。

    4.2 next函数

    除了遍历我们还可以通过next方法来一次一次的获取生成器的数据

    In [8]: g = ((i,j) for i in range(10) for j in range(20) if i < 3 if j > 18)
    In [9]: next(g) 
    Out[9]: (0, 19)
    In [10]: next(g)
    Out[10]: (1, 19)
    In [11]: next(g)
    Out[11]: (2, 19)
    In [12]: next(g)   
    ---------------------------------------------------------------------------
    StopIteration     Traceback (most recent call last)
    <ipython-input-12-e734f8aca5ac> in <module>
    ----> 1 next(g)
    
    StopIteration: 
    In [13]:
    

    next()可以理解为向生成器要一次数据(拨一下生成器),当生成器为空时,就会提示StopIteration异常,for循环帮我们对StopIteration异常做了处理,还没有学习异常处理的我们,该怎么办呢?其实next方法为我们提供了默认值参数,即从生成器中拿不到数据,就返回指定的默认: next(g[, default])

    In [13]: g = ((i,j) for i in range(10) for j in range(20) if i < 3 if j > 18)           
    In [14]: next(g, 'None')    
    Out[14]: (0, 19)
    In [15]: next(g, 'None')    
    Out[15]: (1, 19)
    In [16]: next(g, 'None')    
    Out[16]: (2, 19)
    In [17]: next(g, 'None')     # 生成器空了,就返回default指定的默认值 
    Out[17]: 'None'
    In [18]: next(g, 'None')    
    Out[18]: 'None'
    

    5 总结

            Python2 引入列表解析式,Python2.4引入生成器表达式,Python3 引入集合、字典解析式,并迁移到了Python 2.7,一般来说,应该多用解析式,简短、高效不过还需要注意的是:

    • 如果一个解析式非常复杂,难以读懂,可以考虑拆成for循环,没必要非要网列表解析式上靠
    • 生成器和迭代器是不同的对象,但都是可迭代对象
    • 可迭代对象范围更大,都可以使用for循环遍历

    从是否可迭代来看生成器、迭代器、可迭代对象的关系是如下
    生成器

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