Python之生成器和一些重要的推导式

Bertha 。 2022-05-19 00:55 261阅读 0赞

## 生成器 ##

生成器的实质就是迭代器。

在Python中有三种方式来获取生成器：

> 1. 通过函数生成；
> 
> 2. 通过各种推导公式来实现；
> 
> 3. 通过数据转换获取。

接下来看这个实例：

def func():
        print("111")
        return 222
    
    
    ret = func()
    print(ret)

结果：

> 111  
> 222
> 
> Process finished with exit code 0

这是一个很简单的函数，在这里不多赘述。在这里我们将return换为yield就是生成器：

def func():
        print("111")
        yield 222
    
    
    ret = func()
    print(ret

结果：

> <generator object func at 0x0000000000D6D3B8>
> 
> Process finished with exit code 0

明显看出运结果与上面的不一样，这是由于函数中存在yield，那么这个函数就是一个生成器。

在执行函数的时候就不再是函数的执行了，而是获取这个生成器，故而显示生成器的地址。

再Python中，生成器的本质就是迭代器，我们可以通过执行\_\_next\_\_()来执行获取结果：

def func():
        print("111")
        yield 222
    
    
    gener = func()  # 这个时候函数不会执行，而是获取到生成器
    ret = gener.__next__()  # 这个时候函数才会执行. yield的作用和return一样. 也是返回数据
    print(ret)

结果：

> 111  
> 222
> 
> Process finished with exit code 0

从上面的执行结果我们可以看出，yield的执行效果和return一样的。在本质上它们是不一样的：

> **return是直接结束函数的执行，yield是分段来执行函数。**

def func():
        print("111")
        yield 222
        print("333")
        yield 444
    
    
    gener = func()
    ret = gener.__next__()
    print(ret)
    ret2 = gener.__next__()
    print(ret2)
    ret3 = gener.__next__()  # 最后一个yield执行完毕. 再次__next__()程序报错, 也就是说. 和return无关
    print(ret3)

结果：

> 111  
> Traceback (most recent call last):  
> 222  
> 333  
>   File "D:/AiBentao/Python/DayThirteen/Basic.py", line 182, in <module>  
> 444  
>     ret3 = gener.\_\_next\_\_()  \# 最后一个yield执行完毕，再次\_\_next\_\_()程序报错, 也就是说，和return无关了.  
> StopIteration
> 
> Process finished with exit code 1

当程序运行完最后一个yield，那么后面继续运行\_\_next\_\_()会报错，就像迭代器迭代次数变多了一样出现StopInteraction错误。

生成器的作用：

假如某学校要采购1000套衣服，我们或许会这样写。

def cloth():
        lst = []
        for i in range(0, 1000):
            lst.append("学校衣服" + str(i))
        return lst
    
    
    cl = cloth()
    print(cl)

结果：

> \['学校衣服0', '学校衣服1', '学校衣服2', '学校衣服3', '学校衣服4', '学校衣服5', '学校衣服6', '学校衣服7', '学校衣服8', '学校衣服9', '学校衣服10', '学校衣服11', '学校衣服12', '学校衣服13', '学校衣服14', '学校衣服15', '学校衣服16', '学校衣服17', '学校衣服18', '学校衣服19', '学校衣服20', '学校衣服21', '学校衣服22', '学校衣服23', '学校衣服24', '学校衣服25', '学校衣服26', '学校衣服27', '学校衣服28', '学校衣服29', '学校衣服30', '学校衣服31', '学校衣服32', '学校衣服33', '学校衣服34', '学校衣服35', '学校衣服36', '学校衣服37', '学校衣服38', '学校衣服39', '学校衣服40', '学校衣服41', '学校衣服42', '学校衣服43', '学校衣服44', '学校衣服45', '学校衣服46', '学校衣服47', '学校衣服48', '学校衣服49', '学校衣服50', '学校衣服51', '学校衣服52', '学校衣服53', '学校衣服54', '学校衣服55', '学校衣服56', '学校衣服57', '学校衣服58', '学校衣服59', '学校衣服60', '学校衣服61', '学校衣服62', '学校衣服63', '学校衣服64', '学校衣服65', '学校衣服66', '学校衣服67', '学校衣服68', '学校衣服69', '学校衣服70', '学校衣服71', '学校衣服72', '学校衣服73', '学校衣服74', '学校衣服75', '学校衣服76', '学校衣服77', '学校衣服78', '学校衣服79', '学校衣服80', '学校衣服81', '学校衣服82', '学校衣服83', '学校衣服84', '学校衣服85', '学校衣服86', '学校衣服87', '学校衣服88', '学校衣服89', '学校衣服90', '学校衣服91', '学校衣服92', '学校衣服93', '学校衣服94', '学校衣服95', '学校衣服96', '学校衣服97', '学校衣服98', '学校衣服99', '学校衣服100', '学校衣服101', '学校衣服102', '学校衣服103', '学校衣服104', '学校衣服105', '学校衣服106', '学校衣服107', '学校衣服108', '学校衣服109', '学校衣服110', '学校衣服111', '学校衣服112', '学校衣服113', '学校衣服114', '学校衣服115', '学校衣服116', '学校衣服117', '学校衣服118', '学校衣服119', '学校衣服120', '学校衣服121', '学校衣服122', '学校衣服123', '学校衣服124', '学校衣服125', '学校衣服126', '学校衣服127', '学校衣服128', '学校衣服129', '学校衣服130', '学校衣服131', '学校衣服132', '学校衣服133', '学校衣服134', '学校衣服135', '学校衣服136', '学校衣服137', '学校衣服138', '学校衣服139', '学校衣服140', '学校衣服141', '学校衣服142', '学校衣服143', '学校衣服144', '学校衣服145', '学校衣服146', '学校衣服147', '学校衣服148', '学校衣服149', '学校衣服150', '学校衣服151', '学校衣服152', '学校衣服153', '学校衣服154', '学校衣服155', '学校衣服156', '学校衣服157', '学校衣服158', '学校衣服159', '学校衣服160', '学校衣服161', '学校衣服162', '学校衣服163', '学校衣服164', '学校衣服165', '学校衣服166', '学校衣服167', '学校衣服168', '学校衣服169', '学校衣服170', '学校衣服171', '学校衣服172', '学校衣服173', '学校衣服174', '学校衣服175', '学校衣服176', '学校衣服177', '学校衣服178', '学校衣服179', '学校衣服180', '学校衣服181', '学校衣服182', '学校衣服183', '学校衣服184', '学校衣服185', '学校衣服186', '学校衣服187', '学校衣服188', '学校衣服189', '学校衣服190', 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'学校衣服646', '学校衣服647', '学校衣服648', '学校衣服649', '学校衣服650', '学校衣服651', '学校衣服652', '学校衣服653', '学校衣服654', '学校衣服655', '学校衣服656', '学校衣服657', '学校衣服658', '学校衣服659', '学校衣服660', '学校衣服661', '学校衣服662', '学校衣服663', '学校衣服664', '学校衣服665', '学校衣服666', '学校衣服667', '学校衣服668', '学校衣服669', '学校衣服670', '学校衣服671', '学校衣服672', '学校衣服673', '学校衣服674', '学校衣服675', '学校衣服676', '学校衣服677', '学校衣服678', '学校衣服679', '学校衣服680', '学校衣服681', '学校衣服682', '学校衣服683', '学校衣服684', '学校衣服685', '学校衣服686', '学校衣服687', '学校衣服688', '学校衣服689', '学校衣服690', '学校衣服691', '学校衣服692', '学校衣服693', '学校衣服694', '学校衣服695', '学校衣服696', '学校衣服697', '学校衣服698', '学校衣服699', '学校衣服700', '学校衣服701', '学校衣服702', '学校衣服703', '学校衣服704', '学校衣服705', '学校衣服706', '学校衣服707', '学校衣服708', '学校衣服709', '学校衣服710', '学校衣服711', '学校衣服712', '学校衣服713', '学校衣服714', '学校衣服715', '学校衣服716', '学校衣服717', '学校衣服718', '学校衣服719', '学校衣服720', '学校衣服721', '学校衣服722', '学校衣服723', '学校衣服724', '学校衣服725', '学校衣服726', '学校衣服727', '学校衣服728', '学校衣服729', '学校衣服730', '学校衣服731', '学校衣服732', '学校衣服733', '学校衣服734', '学校衣服735', '学校衣服736', '学校衣服737', '学校衣服738', '学校衣服739', '学校衣服740', '学校衣服741', '学校衣服742', '学校衣服743', '学校衣服744', '学校衣服745', '学校衣服746', '学校衣服747', '学校衣服748', '学校衣服749', '学校衣服750', '学校衣服751', '学校衣服752', '学校衣服753', '学校衣服754', '学校衣服755', '学校衣服756', '学校衣服757', '学校衣服758', '学校衣服759', '学校衣服760', '学校衣服761', '学校衣服762', '学校衣服763', '学校衣服764', '学校衣服765', '学校衣服766', '学校衣服767', '学校衣服768', '学校衣服769', '学校衣服770', '学校衣服771', '学校衣服772', '学校衣服773', '学校衣服774', '学校衣服775', '学校衣服776', '学校衣服777', '学校衣服778', '学校衣服779', '学校衣服780', '学校衣服781', '学校衣服782', '学校衣服783', '学校衣服784', '学校衣服785', '学校衣服786', '学校衣服787', '学校衣服788', '学校衣服789', '学校衣服790', '学校衣服791', '学校衣服792', '学校衣服793', '学校衣服794', '学校衣服795', '学校衣服796', '学校衣服797', '学校衣服798', '学校衣服799', '学校衣服800', '学校衣服801', '学校衣服802', '学校衣服803', '学校衣服804', '学校衣服805', '学校衣服806', '学校衣服807', '学校衣服808', '学校衣服809', '学校衣服810', '学校衣服811', '学校衣服812', '学校衣服813', '学校衣服814', '学校衣服815', '学校衣服816', '学校衣服817', '学校衣服818', '学校衣服819', '学校衣服820', '学校衣服821', '学校衣服822', '学校衣服823', '学校衣服824', '学校衣服825', '学校衣服826', '学校衣服827', '学校衣服828', '学校衣服829', '学校衣服830', '学校衣服831', '学校衣服832', '学校衣服833', '学校衣服834', '学校衣服835', '学校衣服836', '学校衣服837', '学校衣服838', '学校衣服839', '学校衣服840', '学校衣服841', '学校衣服842', '学校衣服843', '学校衣服844', '学校衣服845', '学校衣服846', '学校衣服847', '学校衣服848', '学校衣服849', '学校衣服850', '学校衣服851', '学校衣服852', '学校衣服853', '学校衣服854', '学校衣服855', '学校衣服856', '学校衣服857', '学校衣服858', '学校衣服859', '学校衣服860', '学校衣服861', '学校衣服862', '学校衣服863', '学校衣服864', '学校衣服865', '学校衣服866', '学校衣服867', '学校衣服868', '学校衣服869', '学校衣服870', '学校衣服871', '学校衣服872', '学校衣服873', '学校衣服874', '学校衣服875', '学校衣服876', '学校衣服877', '学校衣服878', '学校衣服879', '学校衣服880', '学校衣服881', '学校衣服882', '学校衣服883', '学校衣服884', '学校衣服885', '学校衣服886', '学校衣服887', '学校衣服888', '学校衣服889', '学校衣服890', '学校衣服891', '学校衣服892', '学校衣服893', '学校衣服894', '学校衣服895', '学校衣服896', '学校衣服897', '学校衣服898', '学校衣服899', '学校衣服900', '学校衣服901', '学校衣服902', '学校衣服903', '学校衣服904', '学校衣服905', '学校衣服906', '学校衣服907', '学校衣服908', '学校衣服909', '学校衣服910', '学校衣服911', '学校衣服912', '学校衣服913', '学校衣服914', '学校衣服915', '学校衣服916', '学校衣服917', '学校衣服918', '学校衣服919', '学校衣服920', '学校衣服921', '学校衣服922', '学校衣服923', '学校衣服924', '学校衣服925', '学校衣服926', '学校衣服927', '学校衣服928', '学校衣服929', '学校衣服930', '学校衣服931', '学校衣服932', '学校衣服933', '学校衣服934', '学校衣服935', '学校衣服936', '学校衣服937', '学校衣服938', '学校衣服939', '学校衣服940', '学校衣服941', '学校衣服942', '学校衣服943', '学校衣服944', '学校衣服945', '学校衣服946', '学校衣服947', '学校衣服948', '学校衣服949', '学校衣服950', '学校衣服951', '学校衣服952', '学校衣服953', '学校衣服954', '学校衣服955', '学校衣服956', '学校衣服957', '学校衣服958', '学校衣服959', '学校衣服960', '学校衣服961', '学校衣服962', '学校衣服963', '学校衣服964', '学校衣服965', '学校衣服966', '学校衣服967', '学校衣服968', '学校衣服969', '学校衣服970', '学校衣服971', '学校衣服972', '学校衣服973', '学校衣服974', '学校衣服975', '学校衣服976', '学校衣服977', '学校衣服978', '学校衣服979', '学校衣服980', '学校衣服981', '学校衣服982', '学校衣服983', '学校衣服984', '学校衣服985', '学校衣服986', '学校衣服987', '学校衣服988', '学校衣服989', '学校衣服990', '学校衣服991', '学校衣服992', '学校衣服993', '学校衣服994', '学校衣服995', '学校衣服996', '学校衣服997', '学校衣服998', '学校衣服999'\]
> 
> Process finished with exit code 0

怎么样，是不是感觉很多？可是我只打印了1000套，要是10000、或者100万呢，或者说该学校没法一次招收1000人，那么问题来了，我这1000套衣服一次性拿到手还得占内存空间，造成了很多浪费。最好的方法就是我需要多少就是多少，直接根据需求来，这时，我们就需要一个迭代器，来帮助我们解决相关问题：

def cloth():
        for i in range(0, 10000):
            yield "学校衣服" + str(i)
    
    
    cl = cloth()
    print(cl.__next__())
    print(cl.__next__())
    print(cl.__next__())
    print(cl.__next__())

结果：

> 学校衣服0  
> 学校衣服1  
> 学校衣服2  
> 学校衣服3
> 
> Process finished with exit code 0

现在我可以根据需求来取值，在总数不变的情况下，本地调用是不是节约内存空间了。

## 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，不能给最后一个yield发送信息，在第一次执行生成代码时候不能用send()。

生成器可以使用for循环来获取内部元素：

def func():
        print(111)
        yield 222
        print(333)
        yield 444
        print(555)
        yield 666
    
    
    gen = func()
    for i in gen:
        print(i)

结果：

> 111  
> 222  
> 333  
> 444  
> 555  
> 666
> 
> Process finished with exit code 0

下面是使用send()的案例：

def eat():
        print("我吃什么啊？")
        a = yield "馒头"
        print("a = ", a)
        b = yield "包子"
        print("b = ", b)
        c = yield "米饭"
        print("c = ", c)
        yield "GAME OVER"
    
    
    g = eat()
    ret1 = g.__next__()  # 第一次执行时候不能使用send()
    print(ret1)
    print("------------Split Line-----------")
    ret2 = g.send("饺子")
    print(ret2)
    print("------------Split Line-----------")
    ret3 = g.send("面食")
    print(ret3)
    print("------------Split Line-----------")
    ret4 = g.__next__()  # 运行结束后，yield返回None
    print(ret4)

结果：

> 我吃什么啊？  
> 馒头  
> \------------Split Line-----------  
> a =  饺子  
> 包子  
> \------------Split Line-----------  
> b =  面食  
> 米饭  
> \------------Split Line-----------  
> c =  None  
> GAME OVER
> 
> Process finished with exit code 0

> 分析：g = eat()获取函数生成器，调用\_\_next\_\_()时，函数打印我吃什么，然后打印馒头，此时理论上不给a赋值的话，将返回None，但是我们可以使用send()通过生成器对a赋值，使之获得“饺子”字符串，所以打印a = “饺子”，程序往下执行亦是如此。

## 列表推导式，生成器表达式和其它推导式 ##

**列表推导式**

如果我们要向列表中中添加1-15，我们或许可以这样做：

lst = []
    for i in range(1, 16):
        lst.append(i)
    print(lst)

结果：

> \[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15\]
> 
> Process finished with exit code 0

看上起还不错，但是你知道吗？我们可以利用一行代码直接把list表示出来：

lst = [i for i in range(1, 16)]
    print(lst)

结果：

> \[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15\]
> 
> Process finished with exit code 0

这样看上去是不是很简单，这就是列表推导式，其值返回为一个列表，其一般用法如下：

> \[结果 for 变量 in 可迭代对象\]

例如我要打印1到9年级，我可以这样做：

lst = ['%s年级' % i for i in range(1, 10)]
    print(lst)

结果：

> \['1年级', '2年级', '3年级', '4年级', '5年级', '6年级', '7年级', '8年级', '9年级'\]
> 
> Process finished with exit code 0

我们也可以对数据操作进行筛选：

> **\[结果 for 变量 in 可迭代对象 if 条件\]**

获取100以内的偶数：

lst = [i for i in range(1, 101) if i % 2 == 0]
    print(lst)

结果：

> \[2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80, 82, 84, 86, 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100\]
> 
> Process finished with exit code 0

> 练习1：寻找名字中带有两个e的人名
> 
> names = \[\['Tom', 'Billy', 'Jefferson', 'Andrew', 'Wesley', 'Steven', 'Joe'\], \['Alice', 'Jill', 'Ana', 'Wendy', 'Jennifer', 'Sherry', 'Eva'\]\]
> 
> 当我们不用列表推导式：
> 
>     names = [['Tom', 'Billy', 'Jefferson', 'Andrew', 'Wesley', 'Steven', 'Joe'],
>              ['Alice', 'Jill', 'Ana', 'Wendy', 'Jennifer', 'Sherry', 'Eva']]
>     
>     result = []
>     for first in names:
>         for name in first:
>             if name.count("e") >= 2:
>                 result.append(name)
>     print(result)
> 
> 结果：
> 
> \['Jefferson', 'Wesley', 'Steven', 'Jennifer'\]
> 
> Process finished with exit code 0
> 
> 当我们使用列表推导式：
> 
>     names = [['Tom', 'Billy', 'Jefferson', 'Andrew', 'Wesley', 'Steven', 'Joe'],
>              ['Alice', 'Jill', 'Ana', 'Wendy', 'Jennifer', 'Sherry', 'Eva']]
>     
>     lst = [e for i in names for e in i if e.count('e') == 2]
>     print(lst)
> 
> 结果：
> 
> \['Jefferson', 'Wesley', 'Steven', 'Jennifer'\]
> 
> Process finished with exit code 0

**生成器表达式**

生成器表达式和列表表达式差不多，只是把\[\]换为()即可：

gen = (i for i in range(10))
    print(gen)

结果：

> <generator object <genexpr> at 0x000000000081D3B8>
> 
> Process finished with exit code 0

打印的结果为生成器，我们可以使用for循环来遍历生成器：

gen = ("麻花藤我第%s次爱你" % i for i in range(10))
    for i in gen:
        print(i)

结果：

> 麻花藤我第0次爱你  
> 麻花藤我第1次爱你  
> 麻花藤我第2次爱你  
> 麻花藤我第3次爱你  
> 麻花藤我第4次爱你  
> 麻花藤我第5次爱你  
> 麻花藤我第6次爱你  
> 麻花藤我第7次爱你  
> 麻花藤我第8次爱你  
> 麻花藤我第9次爱你
> 
> Process finished with exit code 0

生成器表达式也可以进行筛选：

> **(结果 for 变量 in 可迭代对象 if 条件)**

> 练习2： 获取1到50内可以被3整除的整数：
> 
>     gen = (i for i in range(1, 50) if i % 3 == 0)
>     for num in gen:
>         print(num)
> 
> 结果：
> 
> 3  
> 6  
> 9  
> 12  
> 15  
> 18  
> 21  
> 24  
> 27  
> 30  
> 33  
> 36  
> 39  
> 42  
> 45  
> 48
> 
> Process finished with exit code 0

请记住生成器表达式和列表表达式在输出的时候区别，列表输出为列表，生成器则不是。

> 练习3： 获取1到50以内能被3整除的数的平方：
> 
>     gen = (i * i for i in range(1, 50) if i % 3 == 0)
>     for num in gen:
>         print(num)
> 
> 结果：
> 
> 9  
> 36  
> 81  
> 144  
> 225  
> 324  
> 441  
> 576  
> 729  
> 900  
> 1089  
> 1296  
> 1521  
> 1764  
> 2025  
> 2304
> 
> Process finished with exit code 0

> 练习4：寻找名字中带有两个e的人名
> 
> names = \[\['Tom', 'Billy', 'Jefferson', 'Andrew', 'Wesley', 'Steven', 'Joe'\], \['Alice', 'Jill', 'Ana', 'Wendy', 'Jennifer', 'Sherry', 'Eva'\]\]
> 
> 利用推导式我们也可以做这道题：
> 
>     names = [['Tom', 'Billy', 'Jefferson', 'Andrew', 'Wesley', 'Steven', 'Joe'],
>              ['Alice', 'Jill', 'Ana', 'Wendy', 'Jennifer', 'Sherry', 'Eva']]
>     
>     gen = (name for first in names for name in first if name.count("e") >= 2)
>     for name in gen:
>         print(name)
> 
> 结果：
> 
> Jefferson  
> Wesley  
> Steven  
> Jennifer
> 
> Process finished with exit code 0

只不过输出不是列表而已。

生成器表达式和列表推导式的区别：

1. 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。

2. 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，但是你可以遍历输出。

> **总结：生成器具有惰性机制，生成器只有在访问时候才取值（面试专用）。**

**字典推导式**

互换key和value值

dic = {'a': 1, 'b': '2'}
    new_dic = {dic[key]: key for key in dic}
    print(new_dic)

结果：

> \{1: 'a', '2': 'b'\}
> 
> Process finished with exit code 0

将两个list中对应的数据组成字典：

lst1 = ['jay', 'jj', 'Andy']
    lst2 = ['周杰伦', '林俊杰', '刘德华']
    dic = {lst1[i]: lst2[i] for i in range(len(lst1))}
    print(dic)

结果：

> \{'jj': '林俊杰', 'Andy': '刘德华', 'jay': '周杰伦'\}
> 
> Process finished with exit code 0

**集合推导式**

在高中必修一我们学了集合，集合就是一类元素的总称，集合中的元素必须满足三大性质：

1. 确定性

2. 互异性

3. 无序性

下面我们研究将一个列表中数字绝对值化后去重：

lst = [1, -1, 8, -8, 12, -1, 8, -7, -4, 5, 6, 1, -9, -3, 4]
    s = {abs(i) for i in lst}
    print(s)

结果：

> \{1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12\}
> 
> Process finished with exit code 0

> 总结：推导式有，列表推导式，字典推导式和集合推导式（没有元组推导式，因为元组固定，加上元组推导式与生成器表达式冲突）。

试题5：判断下列代码输出结果（难度系数5星）：

def add(a, b):
        return a + b
    
    
    def test():
        for r_i in range(4):
            yield r_i
    
    
    g = test()
    for n in [2, 10]:
        g = (add(n, i) for i in g)
    print(list(g))

结果：

> （友情提示：利用生成器的惰性机制，答案下一期。）