python学习笔记：第12天 列表推导式和生成器

目录

• 1. 迭代器
  • 生成器函数
• 2. 推导式
  • 列表推导式
  • 字典推导式
  • 生成器表达式
  • 访问生成器的另一种方法

1. 迭代器

什么是生成器呢，其实生成器的本质就是迭代器；在python中有3中方式来获取生成器（这里主要介绍前面2种）

• 通过生成器函数获取
• 通过各种推导式来实现生成器

生成器函数

我们来看一个普通的函数：

In[2]: def func1():
  ...:     print('aaaa')
  ...:     return 1111
  ...:
In[3]: fun = func1()
aaaa
In[4]: print(fun)
1111

那么生成器函数跟普通函数有什么不同呢，我们只要把其中的return换成yield关键字参数就是生成器函数了：

In[5]: def func1():
  ...:     print('aaaa')
  ...:     yield 1111
  ...:
In[6]: fun = func1()          # 此时并没有任何打印信息，可以说明函数并没有执行
In[7]: print(fun)             # 从输出可以看出这是一个生成器对象
<generator object func1 at 0x0000016F900D6DB0>

从上面的结果来看，我们发现函数func1根本就没有执行，而最后打印的是一个内存地址，这个就是生成器很明显的一个特性：惰性计算，那么我们要怎么执行它呢？我们可以回顾一下迭代器的取值方法：使用迭代器的__next__的方法可以取到迭代器的一个值，那生成器的本质就是迭代器，那我们也可以试下可以这样取值

In[8]: fun.__next__() # 从输出可以看出，yield也和return一样可以有返回值
aaaa                  # 这里我们就可以看到函数中的aaaa也打印了，表示函数在此处才执行
Out[8]: 1111

我们再来看个例子，观察下生成器是怎么工作的：

In[9]: def func1():
  ...:     print('aaaa')
  ...:     yield '我是第一个yield'
  ...:     print('bbbb')
  ...:     yield '我是第二个yield'
  ...:     print('cccc')
  ...:
In[10]: gen = func1()           # 这里得到的是一个生成器，此处并不会运行函数
   ...: print(gen)
<generator object func1 at 0x0000016F900F8BA0>
In[11]: print(gen.__next__())   # 首次执行生成器的__netx__()函数时，开始执行函数，
aaaa                            # 直到遇到yield时返回，并且yield也可以有返回值
我是第一个yield
In[12]: print(gen.__next__())   # 再次运行__netx__()函数时，会继续执行函数（从上次yield的位置继续执行）
bbbb
我是第二个yield
In[13]: print(gen.__next__())   # 再次执行__next__()方法继续执行，此处再往下执行时没有了yield关键字，
cccc                            # 会抛出StopIteration异常（但时会执行后面的代码）
Traceback (most recent call last):
  File "D:\Environment\python-virtualenv\jupyter\lib\site-packages\IPython\core\interactiveshell.py", line 3265, in run_code
    exec(code_obj, self.user_global_ns, self.user_ns)
  File "<ipython-input-13-9340d28f24b7>", line 1, in <module>
    print(gen.__next__())
StopIteration

从上面我们呢可以总结出：

• yield也可以像return一样也是返回值
• yield执行完之后会返回到调用者，执行后续的代码，直到再次调用__next__方法，此时生成器函数再从上次停止的位置继续执行
• 当执行__next__方法后没有yield关键字时，会抛出StopIteration异常，但是会执行yield后面的代码

send方法

接下来我们来看send⽅法, send和__next__()⼀样都可以让⽣成器执⾏到下⼀个yield

In[14]: def eat():
   ...:     print("aaaa")
   ...:     a = yield 1111
   ...:     print("a=",a)
   ...:     b = yield "bbbb"
   ...:     print("b=",b)
   ...:     c = yield "cccc"
   ...:     print("c=",c)
   ...:     yield "GAME OVER"
   ...:
In[15]: gen = eat() # 获取⽣成器
In[16]: ret1 = gen.__next__()
   ...: print(ret1)
aaaa
1111
In[17]: ret2 = gen.send("我send了一个参数给a")
   ...: print(ret2)
a= 我send了一个参数给a              # 可以看出send的数据是被上一个yield前的a给接收了
bbbb
In[18]: ret3 = gen.send("我send了一个参数给b")
   ...: print(ret3)               # 这里send的数据也是被b接收了
b= 我send了一个参数给b
cccc
In[19]: ret4 = gen.send("我send了一个参数给c")
   ...: print(ret4)
c= 我send了一个参数给c
GAME OVER

send和__next__():

1. send和next()都是让⽣成器向下走⼀次
2. 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. 在第⼀次执⾏⽣成器代码的时候不能使⽤send()

2. 推导式

列表推导式

关于列表推导式，其实之前的文章中已经使用过，这里再正式介绍下；假设我们要打印1到20之间的奇数，照之前正常的写法我们要这么写：

# 假设有一个需求，要写一个循环遍历1到20之间所有的奇数
lst = []
for i in range(1, 21):
    if i % 2 == 1:
        lst.append(i)
print(lst)
# 结果：
# [1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19]

列表推导式的语法为：

• 第一种只使用for循环遍历

[expr for item in itratorable]
# 相当于以下代码
ret = []
for item in iterable:
  ret.append(expr)

• 第二种for循环遍历再加if条件判断

[expr for item in iterable if cond]
# 相当于以下结构代码
ret = []
for item in iterable:
    if cond:
        ret.append(expr)

第三种for循环加if双分支结构，注意此时的if/else语句要写在for语句前面

[expr1 if cond else expr2 for item in iterable ]
# 相当于以下代码
ret = []
for item in iterable:
    if cond:
        ret.append(expr1)
    else:
        ret.append(expr2)

对于上面的例子使用列表推导式可以这样写：

# 使用推导式：
lst = [i for i in range(1, 21) if i % 2 == 1]
print(lst)
# 结果：
# [1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19]

使用列表推导式我们可以发现代码时精简了许多，而且代码的可读性更高了,其实还有一个优势是推导式速度更快:

In [1]: %%timeit
   ...: lst1 = []
   ...: for i in range(10000):
   ...:     lst1.append(i)
   ...:
788 µs ± 14.9 µs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1000 loops each)
In [2]: %%timeit
   ...: lst1 = [i for i in range(10000)]
   ...:
307 µs ± 1.84 µs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1000 loops each)
In [3]:

从上面的结果分析，使用列表推导式生成列表的方式要比普通for循环的效率要高很多

字典推导式

字典跟列表推导式的语法非常相似,使用{}括起来，然后在里面想列表推导式一样写自己的表达式即可：

dic = {expr for k, v in iterable if cond}        # 这里的expr表达式可以写成：k: v的形式
# 相当于以下代码
dic = dict()
for k, v in iterable:
    if cond:
        expr(dic)

例如，把字典中的键值对都调换以下可以用如下方法：

dic = {"张无忌":"赵敏", "杨过":"小龙女", "郭靖":"黄蓉"}
# dic = {'k1':'v1', 'k2': 'v2', 'k3': 'v3'}
dic = {v: k for k, v in dic.items()}
print(dic)

生成器表达式

对于生成器表达式来说,只需要把列表推导式的中括号换成小括号就可以了：

In[20]: def inc(x):
   ...:     print('inc {0}'.format(x))
   ...:     return x+1
   ...:
In[21]: g = (inc(x) for x in range(10))             # 这里的g就是一个生成器对象
In[22]: print(g)
<generator object <genexpr> at 0x0000016F90161DB0>
In[23]: print(g.__next__())
inc 0
1
In[24]: print(g.__next__())                         # 也可以使用__next__方法取出一个值
inc 1
2
In[25]: print(g.__next__())
inc 2
3
In[26]: next(g)                                     # 使用netx()和__next__()方法是一样的
inc 3
Out[26]: 4
In[27]: next(g)
inc 4
Out[27]: 5

当然，生成器表达式也可以跟其他推导式一样套用if语句，其语法都是一样的，这里就不做介绍了。

⽣成器表达式和列表推导式的区别:

• 列表推导式比较耗内存. ⼀次性加载. ⽣成器表达式⼏乎不占⽤内存. 使⽤的时候才分
  
  配和使⽤内存

• 得到的值不⼀样. 列表推导式得到的是⼀个列表. ⽣成器表达式获取的是⼀个⽣成器.

⽣成器的惰性机制: ⽣成器只有在访问的时候才取值. 说⽩了. 你找他要他才给你值. 不找他

要. 他是不会执⾏的.

def func():
  print(111)
  yield 222
g = func()            # ⽣成器g
g1 = (i for i in g)   # ⽣成器g1. 但是g1的数据来源于g
g2 = (i for i in g1)  # ⽣成器g2. 来源g1
print(list(g))        # 获取g中的数据. 这时func()才会被执⾏. 打印111.获取到222. g完毕.
print(list(g1))       # 获取g1中的数据. g1的数据来源是g. 但是g已经取完了. g1 也就没有数据了
print(list(g2))       # 和g1同理
                      # 注：list中有for的调用，可以迭代遍历生成器元素
#结果：
# 1111
# [222]
# []
# []

访问生成器的另一种方法

使用yield from iterator语句

In[28]: def test():
   ...:     l1 = [1, 2, 3, 4]
   ...:     l2 = ['a', 'b', 'c', 'd']
   ...:     yield from l1             #
   ...:     yield from l2
   ...:
In[29]: g = test()
In[30]: for i in g:
   ...:     print(i)
   ...:
1
2
3
4
a
b
c
d