深入理解python中的生成器

生成器(generator)概念

生成器不会把结果保存在一个系列中,而是保存生成器的状态,在每次进行迭代时返回一个值,直到遇到stopiteration异常结束。

生成器语法

生成器表达式: 通列表解析语法,只不过把列表解析的[]换成()生成器表达式能做的事情列表解析基本都能处理,只不过在需要处理的序列比较大时,列表解析比较费内存。

>>> gen = (x**2 for x in range(5))>>> gen>>> for g in gen:… print(g, end=’-‘)…0-1-4-9-16->>> for x in [0,1,2,3,4,5]:… print(x, end=’-‘)…0-1-2-3-4-5-

生成器函数: 在函数中如果出现了yield关键字,那么该函数就不再是普通函数,而是生成器函数。但是生成器函数可以生产一个无线的序列,这样列表根本没有办法进行处理。yield 的作用就是把一个函数变成一个 generator,带有 yield 的函数不再是一个普通函数,python 解释器会将其视为一个 generator。

下面为一个可以无穷生产奇数的生成器函数。

def odd(): n=1 while true: yield n n+=2odd_num = odd()count = 0for o in odd_num: if count >=5: break print(o) count +=1

当然通过手动编写迭代器可以实现类似的效果,只不过生成器更加直观易懂

class iter: def __init__(self): self.start=-1 def __iter__(self): return self def __next__(self): self.start +=2 return self.starti = iter()for count in range(5): print(next(i))

题外话: 生成器是包含有__iter()和next__()方法的,所以可以直接使用for来迭代,而没有包含stopiteration的自编iter来只能通过手动循环来迭代。

>>> from collections import iterable>>> from collections import iterator>>> isinstance(odd_num, iterable)true>>> isinstance(odd_num, iterator)true>>> iter(odd_num) is odd_numtrue>>> help(odd_num)help on generator object:odd = class generator(object) | methods defined here: | | __iter__(self, /) | implement iter(self). | | __next__(self, /) | implement next(self). ……

看到上面的结果,现在你可以很有信心的按照iterator的方式进行循环了吧!

在 for 循环执行时,每次循环都会执行 fab 函数内部的代码,执行到 yield b 时,fab 函数就返回一个迭代值,下次迭代时,代码从 yield b 的下一条语句继续执行,而函数的本地变量看起来和上次中断执行前是完全一样的,于是函数继续执行,直到再次遇到 yield。看起来就好像一个函数在正常执行的过程中被 yield 中断了数次,每次中断都会通过 yield 返回当前的迭代值。

yield 与 return

在一个生成器中,如果没有return,则默认执行到函数完毕时返回stopiteration;

>>> def g1():… yield 1…>>> g=g1()>>> next(g) #第一次调用next(g)时,会在执行完yield语句后挂起,所以此时程序并没有执行结束。1>>> next(g) #程序试图从yield语句的下一条语句开始执行,发现已经到了结尾,所以抛出stopiteration异常。traceback (most recent call last): file “”, line 1, in stopiteration>>>

如果遇到return,如果在执行过程中 return,则直接抛出 stopiteration 终止迭代。

>>> def g2():… yield ‘a’… return… yield ‘b’…>>> g=g2()>>> next(g) #程序停留在执行完yield ‘a’语句后的位置。’a’>>> next(g) #程序发现下一条语句是return,所以抛出stopiteration异常,这样yield ‘b’语句永远也不会执行。traceback (most recent call last): file “”, line 1, in stopiteration

如果在return后返回一个值,那么这个值为stopiteration异常的说明,不是程序的返回值。

生成器没有办法使用return来返回值。

>>> def g3():… yield ‘hello’… return ‘world’…>>> g=g3()>>> next(g)’hello’>>> next(g)traceback (most recent call last): file “”, line 1, in stopiteration: world

生成器支持的方法

>>> help(odd_num)help on generator object:odd = class generator(object) | methods defined here: …… | close(…) | close() -> raise generatorexit inside generator. | | send(…) | send(arg) -> send ‘arg’ into generator, | return next yielded value or raise stopiteration. | | throw(…) | throw(typ[,val[,tb]]) -> raise exception in generator, | return next yielded value or raise stopiteration. ……

close()

手动关闭生成器函数,后面的调用会直接返回stopiteration异常。

>>> def g4():… yield 1… yield 2… yield 3…>>> g=g4()>>> next(g)1>>> g.close()>>> next(g) #关闭后,yield 2和yield 3语句将不再起作用traceback (most recent call last): file “”, line 1, in stopiteration

send()

生成器函数最大的特点是可以接受外部传入的一个变量,并根据变量内容计算结果后返回。这是生成器函数最难理解的地方,也是最重要的地方,实现后面我会讲到的协程就全靠它了。

def gen(): value=0 while true: receive=yield value if receive==’e’: break value = ‘got: %s’ % receiveg=gen()print(g.send(none)) print(g.send(‘aaa’))print(g.send(3))print(g.send(‘e’))

执行流程:

通过g.send(none)或者next(g)可以启动生成器函数,并执行到第一个yield语句结束的位置。此时,执行完了yield语句,但是没有给receive赋值。yield value会输出初始值0注意:在启动生成器函数时只能send(none),如果试图输入其它的值都会得到错误提示信息。

通过g.send(‘aaa’),会传入aaa,并赋值给receive,然后计算出value的值,并回到while头部,执行yield value语句有停止。此时yield value会输出”got: aaa”,然后挂起。

通过g.send(3),会重复第2步,最后输出结果为”got: 3″

当我们g.send(‘e’)时,程序会执行break然后推出循环,最后整个函数执行完毕,所以会得到stopiteration异常。最后的执行结果如下:

0got: aaagot: 3traceback (most recent call last):file “h.py”, line 14, in print(g.send(‘e’))stopiteration

throw()

用来向生成器函数送入一个异常,可以结束系统定义的异常,或者自定义的异常。throw()后直接跑出异常并结束程序,或者消耗掉一个yield,或者在没有下一个yield的时候直接进行到程序的结尾。

def gen(): while true: try: yield ‘normal value’ yield ‘normal value 2’ print(‘here’) except valueerror: print(‘we got valueerror here’) except typeerror: breakg=gen()print(next(g))print(g.throw(valueerror))print(next(g))print(g.throw(typeerror))

输出结果为:

normal valuewe got valueerror herenormal valuenormal value 2traceback (most recent call last): file “h.py”, line 15, in print(g.throw(typeerror))stopiteration

解释:

print(next(g)):会输出normal value,并停留在yield ‘normal value 2’之前。

由于执行了g.throw(valueerror),所以会跳过所有后续的try语句,也就是说yield ‘normal value 2’不会被执行,然后进入到except语句,打印出we got valueerror here。然后再次进入到while语句部分,消耗一个yield,所以会输出normal value。

print(next(g)),会执行yield ‘normal value 2’语句,并停留在执行完该语句后的位置。

g.throw(typeerror):会跳出try语句,从而print(‘here’)不会被执行,然后执行break语句,跳出while循环,然后到达程序结尾,所以跑出stopiteration异常。

下面给出一个综合例子,用来把一个多维列表展开,或者说扁平化多维列表)

def flatten(nested): try: #如果是字符串,那么手动抛出typeerror。 if isinstance(nested, str): raise typeerror for sublist in nested: #yield flatten(sublist) for element in flatten(sublist): #yield element print(‘got:’, element) except typeerror: #print(‘here’) yield nested l=[‘aaadf’,[1,2,3],2,4,[5,[6,[8,[9]],’ddf’],7]]for num in flatten(l): print(num)

如果理解起来有点困难,那么把print语句的注释打开在进行查看就比较明了了。

yield from

yield产生的函数就是一个迭代器,所以我们通常会把它放在循环语句中进行输出结果。有时候我们需要把这个yield产生的迭代器放在另一个生成器函数中,也就是生成器嵌套。比如下面的例子:

def inner(): for i in range(10): yield idef outer(): g_inner=inner() #这是一个生成器 while true: res = g_inner.send(none) yield resg_outer=outer()while true: try: print(g_outer.send(none)) except stopiteration: break

此时,我们可以采用yield from语句来减少我么你的工作量。

def outer2(): yield from inner()

当然 ,yield from语句的重点是帮我们自动处理内外层之间的异常问题,这里有2篇写的很好的文章,所以我就不再啰嗦了。http://blog.theerrorlog.com/yield-from-in-python-3.htmlhttp://stackoverflow.com/questions/9708902/in-practice-what-are-the-main-uses-for-the-new-yield-from-syntax-in-python-3

总结

按照鸭子模型理论,生成器就是一种迭代器,可以使用for进行迭代。

第一次执行next(generator)时,会执行完yield语句后程序进行挂起,所有的参数和状态会进行保存。再一次执行next(generator)时,会从挂起的状态开始往后执行。在遇到程序的结尾或者遇到stopiteration时,循环结束。

可以通过generator.send(arg)来传入参数,这是协程模型。

可以通过generator.throw(exception)来传入一个异常。throw语句会消耗掉一个yield。可以通过generator.close()来手动关闭生成器。

next()等价于send(none)

以上就是深入理解python中的生成器的内容,更多相关文章请关注php中文网(www.php1.cn)!

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