Python 迭代器、生成器与yield

一张图概览:

relations

container:容器

容器是一种把多个元素组织在一起的数据结构,容器中的元素可以逐个地迭代获取,可以用in, not in关键字判断元素是否包含在容器中。

比如常用的list、set、dict等。

iterable:可迭代对象

很多容器都是可迭代对象,此外还有,比如处于打开状态的files,sockets等等,也是可迭代的对象。

可迭代对象是一个通用的说法,但凡是可以返回一个迭代器的对象都可称之为可迭代对象,也就是调用iter()可以返回一个iterator。

iterator:迭代器

迭代器是一个带状态的对象,任何实现了iternext()(python2中实现next())方法的对象都是迭代器。
iter返回迭代器自身,next返回容器中的下一个值。
如果容器中没有更多元素了,则抛出StopIteration异常。

iterable-vs-iterator.png
x = [1, 2, 3]
for elem in x:
    print elem

# x是一个list,容器,同时也是可迭代对象
# 这段代码,在运行时,会调用iter(x)获得一个迭代器
# 然后对迭代器调用next(...)
>>> x = [1, 2, 3]
>>> y = iter(x)
>>> z = iter(x)
>>> next(y)
1
>>> next(y)
2
>>> next(z)
1
>>> type(x)
<class 'list'>
>>> type(y)
<class 'list_iterator'>

y和z是两个独立的迭代器,状态(也就是调用next返回的值)是分开存储的。

from itertools import slice
class Fib:
    def __init__(self):
        self.prev = 0
        self.curr = 1
 
    def __iter__(self):
        return self
 
    def __next__(self):
        value = self.curr
        self.curr += self.prev
        self.prev = value
        return value
 
>>> f = Fib()
>>> list(islice(f, 0, 10))
[1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55]

Fib是一个迭代器。实例变量prev和curr用户维护迭代器内部的状态。每次调用next()方法的时候做两件事:

  • 为下一次调用next()方法修改状态
  • 为当前这次调用生成返回结果

迭代器就像一个懒加载的工厂,等到有人需要的时候才给它生成值返回,没调用的时候就处于休眠状态等待下一次调用。

generator:生成器

生成器其实是一种特殊的迭代器,不过这种迭代器更加优雅。它不需要再像上面的类一样写iter()和next()方法了,只需要一个yiled关键字。

def fib():
    prev, curr = 0, 1
    while True:
        yield cure
        prev, curr = curr, curr + prev
 
>>> f = fib()
>>> list(islice(f, 0, 10))
[1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55]

fib就是一个普通的python函数,特殊的地方在于没有return关键字,函数的返回值是一个生成器对象。
当执行f=fib()返回的是一个生成器对象,此时函数体中的代码并不会执行,只有显示或隐示地调用next的时候才会真正执行里面的代码。

# 可用生成器重构的典型结构

def something():
    result = []
    for ... in ...:
        result.append(x)
    return result

# 可替换为

def iter_something():
    for ... in ...:
        yield x

generator expression 生成器表达式

生成器不仅可以用函数实现,也可以用表达式来实现。

# 通过列表来创建生成器
[i for i in xrange(10)]

# 等同于
# 通过`yield`来创建生成器
def func():
   for i in xrange(10);
        yield i

yield

带有 yield 的函数不再是一个普通函数,而是一个生成器generator。
yield 是一个类似 return 的关键字,迭代一次遇到yield时就返回yield后面的值,并且记住当前代码的位置,并在下一次迭代时,从yield后面的代码开始执行。

def simpleYield(n):  
    for i in range(n):  
        yield call(i)
        print "simpleYield: %d" %i      
    print("end.")  

def call(i):
  print 'call: %d' %i
  return i * 2
  
def testYield():
  for i in simpleYield(3):  
    print 'testYeild: %d' %i 
    
## 运行结果
call: 0
testYeild: 0
simpleYield: 0
call: 1
testYeild: 2
simpleYield: 1
call: 2
testYeild: 4
simpleYield: 2
end.

可以看到:

  • 在第一次运行的时候,遇到yield,调用了call,然后返回了
  • 第二次运行的时候,从yield后面的 print "simpleYield: %d" %i 开始运行

另外,带有yield的函数不仅仅只用于for循环中,而且可用于某个函数的参数,只要这个函数的参数允许迭代参数。比如array.extend函数,它的原型是array.extend(iterable)。

常用生成器工具

生成器常用来生成序列,而又不用将所有列表都保存在内存里。

# 生成无限序列:
>>> from itertools import count
>>> counter = count(start=13)
>>> next(counter)
13
>>> next(counter)
14

# 从一个有限序列中生成无限序列:
>>> from itertools import cycle
>>> colors = cycle(['red', 'white', 'blue'])
>>> next(colors)
'red'
>>> next(colors)
'white'
>>> next(colors)
'blue'
>>> next(colors)
'red'

参考:

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 205,033评论 6 478
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 87,725评论 2 381
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 151,473评论 0 338
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,846评论 1 277
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,848评论 5 368
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,691评论 1 282
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,053评论 3 399
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,700评论 0 258
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 42,856评论 1 300
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,676评论 2 323
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,787评论 1 333
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,430评论 4 321
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,034评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,990评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,218评论 1 260
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 45,174评论 2 352
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,526评论 2 343

推荐阅读更多精彩内容