python 生成器简析

最新推荐文章于 2025-08-06 11:43:03 发布

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什么是⽣成器

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。

创建⽣成器⽅法—1

创建生成器

In [1]: g = (x for x in range(10))
In [2]: g
Out[2]: <generator object <genexpr> at 0x000001572924E570>

可以通过 next() 函数获得⽣成器的下⼀个返回值

In [3]: next(g)
Out[3]: 0
In [4]: next(g)
Out[4]: 1

⽣成器保存的是算法，每次调⽤ next(g) ，就计算出 g 的下⼀个元素的值，直到计算到最后⼀个元素，没有更多的元素时，抛出 StopIteration 的异常。
当然，这种不断调⽤ next() 很不方便，
正确的⽅法是使⽤ for 循环，因为⽣成器也是可迭代对象。所以，我们创建了⼀个⽣成器后，基本上永远不会调⽤ next() ，⽽是通过 for 循环来迭代它，并且不需要关心StopIteration 异常
可以通过 for循环打印值

In [5]: for i in g:
   ...:     print(i)
   ...:
2
...
9

创建⽣成器⽅法—2

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，著名的斐波纳挈数列（ 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, …
斐波纳挈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：

In [6]: def fib(num):
    ...:     n = 0
    ...:     a, b = 0, 1
    ...:     while n < num:
    ...:         print(b)
    ...:         a, b = b, a + b
    ...:         n += 1
In [7]: fib(5)
1
1
2
3
5

可以看出， fib函数实际上是定义了斐波纳挈数列的推算规则，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。
要把fib函数变成generator，只需要把print(b)改为yield b就可以了：

In [8]: def fib(num):
    ...:     n = 0
    ...:     a, b = 0, 1
    ...:     while n < num:
    ...:         yield b
    ...:         a, b = b, a + b
    ...:         n += 1
In [9]: f = fib(4)
In [10]: next(f)
Out[10]: 1

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：

In [11]: for i in fib(5):
    ...:     print(i)            
1                        
1                        
2                        
3                        
5

send

通过send，也可以访问生成器的值

In [32]: def fib(num):
    ...:     n = 0
    ...:     a, b = 0, 1
    ...:     while n < num:
    ...:         temp = yield b
    ...:         print(temp)
    ...:         a, b = b, a + b
    ...:         n += 1
In [33]: f = fib(5)
In [34]: next(f)
Out[34]: 1
In [35]: f.send('qwer')
qwer
Out[35]: 1
In [36]: next(f)
None
Out[36]: 2

执⾏到yield时， fib函数作⽤暂时保存，返回b的值。
当再次进行下次访问时，yield b 的返回值赋值给temp，默认为None。如果用send访问：f.send(“qwer”)，则 send发送过来的值赋值给temp。

（我理解为当执行到yield b时，将b返回然后等待信息的输入（此时可以执行其他函数或语句），如果下次用next访问，则表示没有输入；如果用send()访问则带有输入值，将输入值作为yield b的返回值赋值给temp,然后继续按照以上方式执行，直到程序结束。）

注意：如果用send方式第一次访问迭代器，则只能用f.send(None)。