python中的列表生成式、生成器,迭代器的描述

一、列表生成式
看列表[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9],我要求你把列表里的每个值加1,可能会有以下几种写法:

方法一:

>>> a
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> b = []
>>> for i in a:b.append(i+1)
... 
>>> b
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
>>> a = b
>>> a
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

方法二:
a = [1,3,4,6,7,7,8,9,11]

for index,i in enumerate(a):
    a[index] +=1
print(a)

方法三:
>>> a
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
>>> a = map(lambda x:x+1, a)
>>> a
<map object at 0x101d2c630>
>>> for i in a:print(i)
... 
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
其实还有一种写法,如下 
>>> a = [i+1 for i in range(10)]
>>> a
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
这就叫做列表生成

二、生成器(通过列表生成式,可以直接创建一个列表,但是受内存限制,列表容量有限,而且创建一个很大元素的列表,不仅占用很大的内存空间,如果我们仅仅访问前面几个元素,后面绝大多数元素占用的空间都白白浪费)
1种方法:把一个列表生成式【】改成(),就创建了一个generater;
>>> 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 0x1022ef630>
创建L和g,区别在于最外层的【】和();L是一个list,g是一个generater;那么我们可以直接打印list,如何打印generater中每个参数。如果一个一个打印,可以使用next()获取generater的下一个值。因为generater保存的是一个算法,每次调用next(),就会计算出g的下一个值。直到计算出最后一个值,没有更多值时,抛出stopiteration的错误。上面这种调用next(g)方法太变态,我们采用for循环;因为generater也是可迭代对象。
g=(x*x for x in range(10) )
for n in g:
 print n
所以我们创建generater基本上不适用next调用,而是使用for循环打印,而且不会出现stopiteration错误;
generater非常强大,但是如果推算的算法比较复杂,,用类似列表生成式的for循环无法实现时,可以用函数来实现。
2种方法:以上产生另一种generater生成器,函数中含有yield关键字,那么这个函数就不是一个普通的函数,而是一个generater。
def fib(max):
    n,a,b = 0,0,1
    while n < max:
        #print(b)
        yield  b
        a,b = b,a+b
        n += 1return 'done' 
>>> f = fib(6)
>>> f
<generator object fib at 0x104feaaa0>
上面比较难理解的是generater和函数的执行流程不一样,函数式顺序执行,遇到return语句或者最后一行函数语句就返回。而变成generater函数,在每次调用next()的时候执行,遇到yield函数返回。再次执行时从上次返回的yield语句处继续执行。
data = fib(10)
print(data)
print(data.__next__())
print(data.__next__())
print("干点别的事")
print(data.__next__())
print(data.__next__())
print(data.__next__())
print(data.__next__())
print(data.__next__())
#输出
<generator object fib at 0x101be02b0>
1
1
干点别的事
2
3
5
8
13
在上面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()来获取下一个返回值,而是直接使用for循环来迭代:
>>> for n in fib(6):
...     print(n)
...
1
1
2
3
5
8
但是用for循环调用generator时,发现拿不到generator的return语句的返回值。如果想要拿到返回值,必须捕获StopIteration错误,返回值包含在StopIteration的value中:
>>> g = fib(6)
>>> while True:
...     try:
...         x = next(g)
...         print('g:', x)
...     except StopIteration as e:
...         print('Generator return value:', e.value)
...         break
...

g: 1
g: 1
g: 2
g: 3
g: 5
g: 8
Generator return value: done 

另外,注意:

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
    return 'done' 
注意,赋值语句:
a, b = b, a + b 
相当于
t = (b, a + b) # t是一个tuple
a = t[0]
b = t[1] 

 

三、迭代器:
我们已经知道,可以直接用于for循环的数据类型有以下几种:
一类是集合数据类型,如list、tuple、dict、set、str等
一类是generater,包括生成器和带yield的generater function
这些可以直接作用于for循环的对象统称为可迭代对象:Iterable
可以使用isinstance()判断一个对象是否是Iterable对象:
>>> from collections import Iterable
>>> isinstance([], Iterable)
True
而生成器不但可以用作于for循环,还可以被next()函数不断调用并返回下一个值,指导最后抛出stopiteration错误表示无法继续返回下一个值了。
可以被next()调用并不断返回下一个值的对象称为迭代器:Iterator;
>>> from collections import Iterator
>>> isinstance((x for x in range(10)), Iterator)
True
生成器都是Iterator对象,但是list,dict、str虽然是iterable却不是Iterator,把list、dict、str等Iterable变成Iterator可以使用iter()函数:
>>> isinstance(iter([]), Iterator)
True
>>> isinstance(iter('abc'), Iterator)
True
你可能会问,为什么list、dict、str等数据类型不是Iterator?
这是因为Python的Iterator对象表示的是一个数据流,Iterator对象可以被next()函数调用并不断返回下一个数据,直到没有数据时抛出StopIteration错误。可以把这个数据流看做是一个有序序列,但我们却不能提前知道序列的长度,只能不断通过next()函数实现按需计算下一个数据,所以Iterator的计算是惰性的,只有在需要返回下一个数据时它才会计算。
Iterator甚至可以表示一个无限大的数据流,例如全体自然数。而使用list是永远不可能存储全体自然数的。
小结:
凡是可作用于for循环的对象都是Iterable类型;
凡是可作用于next()函数的对象都是Iterator类型,它们表示一个惰性计算的序列;
集合数据类型如list、dict、str等是Iterable但不是Iterator,不过可以通过iter()函数获得一个Iterator对象。
Python的for循环本质上就是通过不断调用next()函数实现的,例如
for x in [1, 2, 3, 4, 5]:
    pass
实际上完全等价于:
# 首先获得Iterator对象:
it = iter([1, 2, 3, 4, 5])
# 循环:
while True:
    try:
        # 获得下一个值:
        x = next(it)
    except StopIteration:
        # 遇到StopIteration就退出循环
        break

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