Python入門系列34 - 推導(dǎo)式與生成器
Python入門系列34
推導(dǎo)式與生成器
本篇閱讀時間約為 6 分鐘。
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前言
從本篇開始，進(jìn)入 Python 的技巧篇，介紹下編程時比較 pythonic 的寫法，有些寫法會非常簡潔，比如本文要介紹的推導(dǎo)式。
推導(dǎo)式在各大教程中最常見的是列表推導(dǎo)式，但實際上不僅僅是列表可以進(jìn)行推導(dǎo)，集合、字典都有著自己相應(yīng)的推導(dǎo)式。當(dāng)然，像廖雪峰老師寫的教程中，對應(yīng)的叫法是列表生成式，下面讓我們來一一看下。
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案例需求
老規(guī)矩，依然先給出一個案例的場景，通過此場景來介紹代碼的編寫與實現(xiàn)思路。
案例場景：
現(xiàn)有一個 list ，其中包含著一堆數(shù)字，比如 1- 10。若需要將其中的每個數(shù)字都進(jìn)行平方操作，最終放回 list。此段程序如何編寫呢？
簡單思考一下，看過入門系列之前案例的童鞋們，在沒學(xué)習(xí)列表推導(dǎo)式之前?？隙芟氲絻煞N方法。
1. 用 for 循環(huán)遍歷每個元素節(jié)點，在 for 循環(huán)中進(jìn)行平方操作，最后在放回到原有 list 中。
2. 使用 Python 內(nèi)置函數(shù) map 來實現(xiàn)，第一個參數(shù)傳入一段計算平方的邏輯函數(shù)，第二個參數(shù)傳入原有包含 1-10 的 list 即可。
1 和 2 的實現(xiàn)思路有了，代碼就不在書寫了，忘記的同學(xué)可以去翻看下高階函數(shù)的那篇文章。
下面介紹下，如何使用列表推導(dǎo)式來完成上述需求。
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列表推導(dǎo)式
代碼實現(xiàn)如下：
# 定義一個包含 1-10 的 list
list_a = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
# 實現(xiàn)列表表達(dá)式,用新的 list 接收下，看的明確一些
list_b = [i*i for i in list_a]
print(list_b)
實際上，說起列表推導(dǎo)式，此處介紹的也只能是 Python 實現(xiàn)的語法而已，Python 解釋器看到此寫法的語法，會將其進(jìn)行相應(yīng)的語法解析。解釋一下，上述代碼中的列表推導(dǎo)式寫法。
既然叫列表推導(dǎo)式，所以 list_b 的定義使用定義 list 的 [] 進(jìn)行定義。在 [] 中的內(nèi)容，可以使用表達(dá)式來書寫，依然使用 for 進(jìn)行對原列表遍歷，與普通的 for 循環(huán)不同的是，簡單計算邏輯，可以直接使用遍歷出來的變量放在 for 關(guān)鍵詞的前面進(jìn)行邏輯處理。
[i*i for i in list_a]????# 列表推導(dǎo)式如果說列表推導(dǎo)式中書寫的是簡單的表達(dá)式，那么自然也可以進(jìn)行一些邏輯判斷。
假設(shè)只想讓原列表中的偶數(shù)進(jìn)行平方計算的邏輯，可以修改代碼如下：
# 定義一個包含 1-10 的 list
list_a = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
# 實現(xiàn)列表表達(dá)式,用新的 list 接收下，看的明確一些
list_b = [i * i for i in list_a if i % 2 == 0]
print(list_b)
語法上來講只需繼續(xù)在 for 循環(huán)后面加上判斷邏輯即可。
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集合推導(dǎo)式
集合推導(dǎo)式，與列表推導(dǎo)式類似，既然叫集合推導(dǎo)式，那么最終要的結(jié)果必然是以集合形式的語法寫出來的，所以只需要將我們上面推導(dǎo)式地方的代碼，由 list 改為 set 即可。
# 定義一個包含 1-10 的 list
list_a = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
# 實現(xiàn)集合表達(dá)式,用新的變量接收下，看的明確一些
b = {i * i for i in list_a if i % 2 == 0}
print(type(b))
print(b)
集合推導(dǎo)式，修改了定義集合語法的位置，使用 {} 定義，打印結(jié)果變成了 set 。類型也是 set。
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字典推導(dǎo)式
字典推導(dǎo)式與前面介紹的兩種有些區(qū)別，因為字典是兩個值，key 與 value，所以在寫法上，不能僅僅改變定義，還需要借助字典本身的方法才能實現(xiàn)字典推導(dǎo)式，先看錯誤的寫法，如下：
執(zhí)行一下，提示錯誤，解包的時候有太多值了。
正確的寫法：
# 定義一個字典變量gok(Glory of Kings,王者榮耀的意思)
dict_gok = {
'name': '小妲己',
'age': '18',
'gender': '女'
}
dict_b = {key: vaule for key, vaule in dict_gok.items()}
print(dict_b)
正確的寫法是字典調(diào)用 items方法，將 key - value 取出使用。
小技巧，通過取出時交換 key - value 位置，得到的字典值也相反：
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生成器generator
你一定會奇怪，為什么沒有元組推導(dǎo)式？那么我們來試試，若按照上面的邏輯來一次元組推導(dǎo)式的寫法會怎么樣呢？
# 定義一個包含 1-10 的 list
list_a = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
# 實現(xiàn)集合表達(dá)式,用新的變量接收下，看的明確一些
b = (i * i for i in list_a if i % 2 == 0)
print(type(b))
print(b)
可以發(fā)現(xiàn)，使用“元組定義推導(dǎo)式”，生成出來的是一個 generator 的類型。對于 generator 的使用方法有兩種，一種是直接調(diào)用 next 方法，還有一種通過 for 循環(huán)遍歷使用，推薦使用 for 循環(huán)。
此種方式調(diào)用非得累死，generator 保存的是算法，每次調(diào)用 next ，就計算出下一個元素的值，直到計算到最后一個元素，沒有更多的元素時，還會主動拋出 StopIteration 的錯誤。
所以說，還是 for 循環(huán)最省事：
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生成器的優(yōu)點
通過列表生成式，我們可以直接創(chuàng)建一個列表。但是，受到內(nèi)存限制，列表容量肯定是有限的。而且，創(chuàng)建一個包含100萬個元素的列表，不僅占用很大的存儲空間，如果我們僅僅需要訪問前面幾個元素，那后面絕大多數(shù)元素占用的空間都白白浪費了。所以，如果列表元素可以按照某種算法推算出來，那我們是否可以在循環(huán)的過程中不斷推算出后續(xù)的元素呢？這樣就不必創(chuàng)建完整的list，從而節(jié)省大量的空間。在Python中，這種一邊循環(huán)一邊計算的機(jī)制，稱為生成器：generator。
廖雪峰的官方網(wǎng)站 - 生成器
在廖雪峰老師官方網(wǎng)站（自行百度查看即可） - 生成器的定義處，其實就很清楚的說明了生成器與列表推導(dǎo)式最大的區(qū)別，這里筆者直接引用過來了，而生成器最大的優(yōu)點就是節(jié)省內(nèi)存，不會因為數(shù)據(jù)龐大而導(dǎo)致內(nèi)存溢出。
當(dāng)然說到生成器，并不僅僅有上面的寫法可以寫出生成器。在函數(shù)中，通過 yield 關(guān)鍵字來代替 return 關(guān)鍵詞，也可以生成對應(yīng)的 generator 生成器。
def test():
for i in range(5):
print('before yield i')
yield i
print('after yield i')
a = test()
print(type(a))
for i in a:
print(i)
與return不同，雖然 yield 會將當(dāng)前值先返回調(diào)用處，但依然會執(zhí)行 yield 后的邏輯，可以看到上面的案例中，返回了 i 后，依然打印了“after yield i”。
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總結(jié)
列表生成器在編寫代碼時，用得好可以大大簡潔代碼，而生成器有助于大數(shù)據(jù)遍歷時的操作。
筆者早期剛寫代碼時，就遇到了大數(shù)據(jù)讀取到內(nèi)存的問題，那時也是初學(xué) Python ，對于生成器的了解還不是那么深刻，所以沒有利用上，依然清晰地記著項目第一版的代碼，就是暴力的將 3~4 GB 文件內(nèi)容直接讀到內(nèi)存中，最后程序跑著跑著就內(nèi)存溢出了，直接導(dǎo)致程序自己死掉了。
如果當(dāng)時利用好生成器，想必后來也不用那么麻煩的使用“分而治之”的思想去處理文件了。所以當(dāng)遇到大數(shù)據(jù)時，不妨利用生成器試試，尤其是 yield 關(guān)鍵詞，使用得當(dāng)會省去不少麻煩呢！
至此完！
