饮冰三年-人工智能-Python-16Python基础之迭代器、生成器、装饰器

一：闭包

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 　1.1 什么是闭包　　

　　　　闭包就是内层函数, 对外层函数(非全局)的变量的引⽤.　　

def outerFun():
    name="Aaron"  # 外层函数outerFun 中的变量 name
    def innerFun():
        print(name) # 内层函数innerFun 引用了外层函数中的 name
    return innerFun
 
f1= outerFun()
f1()
 
# 输出结果   Aaron 

内层函数引用外层函数中的变量

def outerFun():
    nameList=[]  # 外层函数outerFun 中的变量 nameList
    def innerFun(name):
        nameList.append(name) # 内层函数innerFun 引用了外层函数中的 nameList,并对其进行修改
        print(nameList)
    return innerFun
 
f1= outerFun()
f1("赵")
f1("钱")
f1("孙")
f2= outerFun()
f2("Tom")
f1("李")
f2("Tony")
'''
['赵']
['赵', '钱']
['赵', '钱', '孙']
['Tom']
['赵', '钱', '孙', '李']
['Tom', 'Tony']
'''

外部变量的变化

• 结论：外部变量跟着各自的闭包走，可传递。但闭包之间不受影响

　1.2 如何判断函数是否是闭包　

　　使⽤函数名.__closure__返回cell就是闭包。

def outerFun():
    name="Aaron"  # 外层函数outerFun 中的变量 name
    def innerFun():
        print(name) # 内层函数innerFun 引用了外层函数中的 name
    return innerFun
 
f1= outerFun()
 
print(f1.__closure__)     #输出结果   (<cell at 0x00E7FE10: str object at 0x00E7FDE0>,)
print(outerFun.__closure__) # 输出结果   None

__closure__

　1.3 闭包的特点

• 安全
• 常驻内存

　1.4 闭包练习题　　

def my_func(*args):
    fs = []
    for i in range(3):
        def func():
            return i * i
        fs.append(func)
    return fs
fs1, fs2, fs3 = my_func()
print(type(my_func()))  #<class 'list'>
print(fs1())            #
print(fs2())            #
print(fs3())            #

易错题

　　python解释器开始执⾏之后, 就会在内存中开辟⼀个空间, 每当遇到⼀个变量的时候, 就把变量名和值之间的关系记录下来, 但是当遇到函数定义的时候, 解释器只是把函数名读入内存, 表⽰这个函数存在了, ⾄于函数内部的变量和逻辑, 解释器是不关⼼的. 也就是说⼀开始的时候函数只是加载进来, 仅此⽽已, 只有当函数被调⽤和访问的时候, 解释器才会根据函数内部声明的变量来进⾏开辟变量的内部空间. 随着函数执⾏完毕, 这些函数内部变量占⽤的空间也会随着函数执⾏完毕⽽被清空.　　

def my_func(*args):
    fs = []
    for i in range(3):
        def func(_i=i):
            return _i * _i
        fs.append(func)
    return fs
fs1, fs2, fs3 = my_func()
print(type(my_func()))  #<class 'list'>
print(fs1())            #
print(fs2())            #
print(fs3())            #

正确写法

　　结论：返回闭包中不要引用任何循环变量，或者后续会发生变化的变量

二：迭代器

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 　1.1 迭代器协议　　　

　　　　a：对象必须提供一个next方法，

　　　　b：执行方法要么返回迭代中的下一项，要么抛弃一个Stopiteration异常，

　　　　c：只能向后不能向前。

　1.2 可迭代对象

　　　　实现了迭代器协议的对象。（对象内部定义一个__iter__()方法）

　1.3 使用迭代器访问对象

　　　　检验可迭代对象向 Iterable: 可迭代对象. 内部包含__iter__()函数   Iterator: 迭代器. 内部包含__iter__() 同时包含__next__().

　　　　常见的 str，list, tuple, dict, set，都是可以迭代的。

from collections.abc import Iterable
from collections.abc import Iterator
l = [1,2,3]
l_iter = l.__iter__()
 
#检查是否是可迭代的对象
print(isinstance(l,Iterable)) #True
print(isinstance(l,Iterator)) #False
print(isinstance(l_iter,Iterator)) #True
print(isinstance(l_iter,Iterable)) #True

检验可迭代对象

st="hello";
# 先将字符串对象转化为可迭代对象
iterSt = st.__iter__()
while True:
    try:
        print(iterSt.__next__())
    except StopIteration:
        # print('迭代完成')
        break

迭代器之for循环模拟

三：生成器

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1.1 什么是生成器？生成器的获取方法　　　　

　　　　使用了 yield 的函数被称为生成器，其实质就是迭代器.

　　　　跟普通函数不同的是，生成器是一个返回迭代器的函数，只能用于迭代操作，更简单点理解生成器就是一个迭代器。

　　1.2 生成器特征　　　　

　　　　生成器函数：使用yield语句返回结果，在每个结果中间，挂起函数的状态，以便下次从此处继续执行。

　　　　不用调用__iter__()，生成器生成的元素直接可调用__next__()方法。

　　　　⽣成器的惰性机制: 生成器只有在访问的时候才取值.　　　

　　1.3 获取生成器:

　　　　1:  通过生成器函数（含有yield的函数）　　　　

def fun():
    print(111)
    yield 222
g = fun() #生成器
print(g);  #输出结果：<generator object fun at 0x00EA5D30>

生成器函数

　　　　2: 通过生成器推导式来实现生成器　　　　

　　　　　　生成器表达式: (结果 for 变量 in 可迭代对象 if 条件筛选)
　　　　　　gen = (i for i in range(1, 10) if i%2==0)　　

　　1.4 遍历生成器:

　　　　1： 通过__next__()(一次只能获取一个）

　　　　2：通过send()(一次只能获取一个，可以传递参数）

　　　　3：通过for循环

　　　　4：通过list()将其转换为列表 　　

def fun():
    a = yield 1
    print("接收send传递的值", a)
    b = yield 2
    c = yield 3
    d = yield 4
    e = yield 5
 
gen = fun()
print("通过__next__()获取：", gen.__next__())
hh=gen.send("")
print(hh)
print("结论一：可以看出生成器是惰性机制，也可以叫做是懒加载。用一次给一次，节省内存！")
for i in gen:
    print(i)
print("结论二：由于生成器和迭代器类似一旦用过，不能再次使用！")
print(list(gen))
 
''' 输出结果
通过__next__()获取： 1
接收send传递的值 12
2
结论一：可以看出生成器是惰性机制，也可以叫做是懒加载。用一次给一次，节省内存！
3
4
5
结论二：由于生成器和迭代器类似一旦用过，不能再次使用！
[]
 
'''

遍历生成器

　　　　注意：send和__next__()的区别在于，send()可以传递参数。但是send可以给上一个yield的位置传递值, 不能给最后一个yield发送值。同时生成器某些元素用完以后就没有了。

　　1.5. 其他推导式　　　　

　　　　列表推导式: [ 结果 for 变量 in 可迭代对象 if 条件 ]
　　　　　　　　　  lst = [i for i in range(1, 10) if i%2==0] # [2, 4, 6, 8]
　　　　字典推导式:{结果 for 变量 in 可迭代对象 if 条件}
　　　　　　　　　  dic = {i-1:i for i in range(1, 10) if i%2==0} #{1: 2, 3: 4, 5: 6, 7: 8}
　　　　集合推导式:{结果 for 变量 in 可迭代对象 if 条件}
　　　　　　　　　　set = {i%2for i in range(1, 10) } #{0, 1} 　　

1.6. 练习题　

　　　　1.6.1 人口普查小练习　　

{"location":"北京",'count':100}
{"location":"上海",'count':300}
{"location":"广州",'count':200}
{"location":"深圳",'count':400}

人口普查.txt

# 通过with as 的方式打开文件不用关闭
def getPeople():
    with open("人口普查","r",encoding="utf-8") as f:
        for i in f:
            yield i
g = getPeople();
amount=sum(eval(i)["count"] for i in g)
h=getPeople()
for i in h:
    print(eval(i)["location"]+"的人数为："+ str(eval(i)["count"]) +"，占统计总人数的"+str(eval(i)["count"]/amount)+"%")
 
'''
北京的人数为：100，占统计总人数的0.1%
上海的人数为：300，占统计总人数的0.3%
广州的人数为：200，占统计总人数的0.2%
深圳的人数为：400，占统计总人数的0.4%
'''

人口.py

　　　　1.6.2 生产者消费者模式

def consumer(name):
    print('我是【%s】,我准备开始吃包子了' %name)
    while True:
        baozi = yield
        print("【%s】很开心的吃掉了【%s】" %(name,baozi))
 
def producer():
    c1=consumer('张三')
    c2=consumer("李四")
    c1.__next__()
    c2.__next__()
    for i in range(10):
        if i % 2 == 0:
            c1.send("包子 %s" %i )
        else:
            c2.send("包子 %s" %i)
producer()
 
'''
我是【张三】,我准备开始吃包子了
我是【李四】,我准备开始吃包子了
【张三】很开心的吃掉了【包子 0】
【李四】很开心的吃掉了【包子 1】
【张三】很开心的吃掉了【包子 2】
【李四】很开心的吃掉了【包子 3】
【张三】很开心的吃掉了【包子 4】
【李四】很开心的吃掉了【包子 5】
【张三】很开心的吃掉了【包子 6】
【李四】很开心的吃掉了【包子 7】
【张三】很开心的吃掉了【包子 8】
【李四】很开心的吃掉了【包子 9】
'''

生产者消费者模式

# 猴子吃桃问题：猴子第一天摘下若干个桃子，当即吃了一半，还不瘾，又多吃了一个
# 第二天早上又将剩下的桃子吃掉一半，又多吃了一个。以后每天早上都吃了前一天剩下
# 的一半零一个。到第10天早上想再吃时，见只剩下一个桃子了。求第一天共摘了多少。
 
# 方法一，递归调用
def getNum(day,cou=1):
    cou =2 *(cou + 1) ;
    day-=1
    if day==1:
        return cou;
    return getNum(day, cou)
print(getNum(10))
# 方法二，递归调用
def f(n):
    if n ==1:
        return 1
    return (f(n-1)+1)*2
print(f(10))
# 方法三，reduce函数
s=1
func=lambda x:(x+1)*2
for x in range(9):
    s=func(s)
print(s)

猴子吃桃

　　　　1.6.3 判断输出结果　　　　

def add(a, b):
    return a + b
def test():
    for r_i in range(1,4):
        yield r_i
g=test()
 
for n in [2,10]:
    g=(add(n,i) for i in g)
 
print(list(g))
 
#[21, 22, 23]
#根据生成器惰性机制，只有在list(g)的时候才开始调用，此时g的内容是什么？
# 当n=2 时 g=(add(n,i) for i in g) 但是此时仍然没有执行
# 当n=10 时 g=add(n,i) for i in (add(n,i) for i in g) )，开始执行。
#   内存计算后得：g=add(n,i) for i in [11,12,13]
#   再次计算可得：[21,22,23]

生成器，惰性机制

四：装饰器

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1.1 什么是装饰器？

装饰器 = 高阶函数 + 函数嵌套 + 闭包

　　本质就是函数，功能是为其他函数添加附加功能

　　原则：对修改封闭，对扩展开放

　　　　1：不能修改被修饰函数的源代码

　　　　2：不能修改被修饰函数的调用方式　　　

# 装饰器=高阶函数+函数嵌套+闭包
# 高阶函数：传入参数或输出结果是一个函数
# 函数嵌套：函数中定义函数
import time
def timmer(func):
    def wrapper():
        startTime= time.time()
        func();
        endTime= time.time()
        print("被测试函数一共运行："+str(endTime-startTime)+"秒")
    return wrapper
@timmer  #语法糖，相当于#test=timmer(test)
def test():
    time.sleep(0.3);
    print("test函数运行完毕")
test()

装饰器-计算方法时间

# 装饰器=高阶函数+函数嵌套+闭包
# 高阶函数：传入参数或输出结果是一个函数
# 函数嵌套：函数中定义函数
import time
def timmer(func):
    def wrapper(*args,**kwargs):
        startTime= time.time()
        res=func(*args,**kwargs);
        endTime= time.time()
        print("被测试函数一共运行："+str(endTime-startTime)+"秒")
        return  res
    return wrapper
@timmer  #语法糖，相当于#test=timmer(test)
def test(a,b):
    return a+b
 
print(test(100,200))

装饰器-设置参数和返回值

# 装饰器=高阶函数+函数嵌套+闭包
# 高阶函数：传入参数或输出结果是一个函数
# 函数嵌套：函数中定义函数
import time
# 添加一个参数，如果参数是n就打n折
def disCount(n=1):
    def timmer(func):
        def wrapper(*args,**kwargs):
            startTime= time.time()
            res=func(*args,**kwargs)*n;
            endTime= time.time()
            print("今天是国庆节，每位客户打的折扣为："+str(n*10))
            return  res
        return wrapper
    return timmer
#@timmer  #语法糖，相当于#test=timmer(test)
@disCount(n=0.9)
def test(a,b):
    return a+b
 
print(test(100,200))

闭包，设置参数