python生成器到底有什么优点?
的有关信息介绍如下:
在Python这门语言中,生成器毫无疑问是最有用的特性之一。与此同时,也是使用的最不广泛的Python特性之一。究其原因,主要是因为,在其他主流语言里面没有生成器的概念。正是由于生成器是一个“新”的东西,所以,它一方面没有引起广大工程师的重视,另一方面,也增加了工程师的学习成本,最终导致大家错过了Python中如此有用的一个特性。
我的这篇文章,希望通过简单易懂的方式,深入浅出地介绍Python的生成器,以改变“如此有用的特性却使用极不广泛”的现象。本文的组织如下:在第1章,我们简单地介绍了Python中的迭代器协议;在本文第2章,将会详细介绍生成器的概念和语法;在第3章,将会给出一个有用的例子,说明使用生成器的好处;在本文最后,简单的讨论了使用生成器的注意事项。
1. 迭代器协议
由于生成器自动实现了迭代器协议,而迭代器协议对很多人来说,也是一个较为抽象的概念。所以,为了更好的理解生成器,我们需要简单的回顾一下迭代器协议的概念。
举个例子:在所有语言中,我们都可以使用for循环来遍历数组,Python的list底层实现是一个数组,所以,我们可以使用for循环来遍历list。如下所示:
但是,对Python稍微熟悉一点的朋友应该知道,Python的for循环不但可以用来遍历list,还可以用来遍历文件对象,如下所示:
为什么在Python中,文件还可以使用for循环进行遍历呢?这是因为,在Python中,文件对象实现了迭代器协议,for循环并不知道它遍历的是一个文件对象,它只管使用迭代器协议访问对象即可。正是由于Python的文件对象实现了迭代器协议,我们才得以使用如此方便的方式访问文件,如下所示:
2. 生成器
Python使用生成器对延迟操作提供了支持。所谓延迟操作,是指在需要的时候才产生结果,而不是立即产生结果。这也是生成器的主要好处。
Python有两种不同的方式提供生成器:
2.1 生成器函数
我们来看一个例子,使用生成器返回自然数的平方(注意返回的是多个值):
使用普通函数:
可以看到,使用生成器函数代码量更少。
2.2 生成器表达式
使用列表推导,将会一次产生所有结果:
将列表推导的中括号,替换成圆括号,就是一个生成器表达式:
Python不但使用迭代器协议,让for循环变得更加通用。大部分内置函数,也是使用迭代器协议访问对象的。例如, sum函数是Python的内置函数,该函数使用迭代器协议访问对象,而生成器实现了迭代器协议,所以,我们可以直接这样计算一系列值的和:
而不用多此一举的先构造一个列表:
2.3 再看生成器
前面已经对生成器有了感性的认识,我们以生成器函数为例,再来深入探讨一下Python的生成器:
3. 示例
我们再来看两个生成器的例子,以便大家更好的理解生成器的作用。
首先,生成器的好处是延迟计算,一次返回一个结果。也就是说,它不会一次生成所有的结果,这对于大数据量处理,将会非常有用。
大家可以在自己电脑上试试下面两个表达式,并且观察内存占用情况。对于前一个表达式,我在自己的电脑上进行测试,还没有看到最终结果电脑就已经卡死,对于后一个表达式,几乎没有什么内存占用。
除了延迟计算,生成器还能有效提高代码可读性。例如,现在有一个需求,求一段文字中,每个单词出现的位置。
不使用生成器的情况:
使用生成器的情况:
这里,至少有两个充分的理由说明 ,使用生成器比不使用生成器代码更加清晰:
这个例子充分说明了,合理使用生成器,能够有效提高代码可读性。只要大家完全接受了生成器的概念,理解了yield语句和return语句一样,也是返回一个值。那么,就能够理解为什么使用生成器比不使用生成器要好,能够理解使用生成器真的可以让代码变得清晰易懂。
4. 使用生成器的注意事项
相信通过这篇文章,大家已经能够理解生成器的作用和好处。但是,还没有结束,使用生成器,也有一点注意事项。
我们直接来看例子,假设文件中保存了每个省份的人口总数,现在,需要求每个省份的人口占全国总人口的比例。显然,我们需要先求出全国的总人口,然后在遍历每个省份的人口,用每个省的人口数除以总人口数,就得到了每个省份的人口占全国人口的比例。
如下所示:
执行上面这段代码,将不会有任何输出,这是因为,生成器只能遍历一次。在我们执行sum语句的时候,就遍历了我们的生成器,当我们再次遍历我们的生成器的时候,将不会有任何记录。所以,上面的代码不会有任何输出。
因此,生成器的唯一注意事项就是:生成器只能遍历一次。
5. 总结
本文深入浅出地介绍了Python中,一个容易被大家忽略的重要特性,即Python的生成器。为了讲解生成器,本文先介绍了迭代器协议,然后介绍了生成器函数和生成器表达式,并通过示例演示了生成器的优点和注意事项。在实际工作中,充分利用Python生成器,不但能够减少内存使用,还能够提高代码可读性。掌握生成器也是Python高手的标配。希望本文能够帮助大家理解Python的生成器。
对我这篇文章感兴趣的同学,也可以看看我之前的回答:怎么样才算是精通 Python?



