• python基础:列表生成式和生成器


    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 range(1, 11) :

    >>> 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']
    

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

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

    列表生成式总结:


    # List comprehension
    [expression for var in iterable]
    

    列表推导式书写形式:  

    [表达式 for 变量 in 列表]    或者  [表达式 for 变量 in 列表 if 条件]

    简单的理解列表推倒式:

    def _lc(arg):
        result = []
        for i in arg:
            result.append(i * i)
        return result
    
    <expr_value> = _lc(x)
    '''
    列表推导式会把所有数据都加载到内存。适合 “结果需要多次被使用” 或者 “需要使用list相关的方法(分片等)” 等的情况。
    
    '''
    

    应用实例:

    # arg is a list
    # the return of _lc is a list
    def _lc(arg):
    	result = []
    	for i in arg:
    		result.append(i * i)
    	return result
    
    
    table = [1,2,3,4,5]
    res = _lc(table)
    print res
    

    代码执行结果:

    生成器(Generator Expression)


    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)

    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:

    >>> 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 0x104feab40>
    

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

    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generator的next()方法:

    >>> g.next()
    0
    >>> g.next()
    1
    >>> g.next()
    4
    >>> g.next()
    9
    >>> g.next()
    16
    >>> g.next()
    25
    >>> g.next()
    36
    >>> g.next()
    49
    >>> g.next()
    64
    >>> g.next()
    81
    >>> g.next()
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    StopIteration
    

    我们讲过,generator保存的是算法,每次调用next(),就计算出下一个元素的值,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()方法实在是太变态了,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
    

    所以,我们创建了一个generator后,基本上永远不会调用next()方法,而是通过for循环来迭代它。

    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
    

    上面的函数可以输出斐波那契数列的前N个数:

    >>> fib(6)
    1
    1
    2
    3
    5
    8
    

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

    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:

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

    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语句返回,再次执行时从上次返回的yield语句处继续执行。

    举个简单的例子,定义一个generator,依次返回数字1,3,5:

    >>> def odd():
    ...     print 'step 1'
    ...     yield 1
    ...     print 'step 2'
    ...     yield 3
    ...     print 'step 3'
    ...     yield 5
    ...
    >>> o = odd()
    >>> o.next()
    step 1
    1
    >>> o.next()
    step 2
    3
    >>> o.next()
    step 3
    5
    >>> o.next()
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    StopIteration
    

    可以看到,odd不是普通函数,而是generator,在执行过程中,遇到yield就中断,下次又继续执行。执行3次yield后,已经没有yield可以执行了,所以,第4次调用next()就报错。

    回到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()来调用它,而是直接使用for循环来迭代:

    >>> for n in fib(6):
    ...     print n
    ...
    1
    1
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/stemon/p/5099171.html
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