7 - 列表解析式-生成器
文章目录
- 1 解析式
- 2 列表解析式
- 2.1 列表解析式进阶
- 3 其他解析式
- 3.1 集合表达式
- 3.2 字典解析式
- 4 生成器表达式
- 4.1 特点
- 4.2 next函数
- 5 总结
1 解析式
从一个问题来看解析式，现有如下需求：生成一个列表，元素0-9，对每一个元素自增1后求平方返回新列表。
lst = list(range(10))
lst2 = []
for value in lst:
lst2.append((value + 1) ** 2)
print(lst2)
看起来很容易理解，但是这种需求竟然用了5行代码！下面来看一下列表解析式的写法。
[ (x+1)**2 for x in range(10)]
看起来非常简洁，属于Python的风格！哈哈
再来看一下，什么是列表解析式？在Python中列表解析式是一种语法糖，虽然对看似复杂的代码进行了简写，但是编译器会进行优化，不会因为简写而影响效率，反而因为优化提高了效率。另外还介绍了代码量，减少了出错的机会，还简化了代码，增加了代码可读性。
2 列表解析式
列表解析式的基本语法是如下
[ 返回值 for 元素 in 可迭代对象 if 条件]
- 使用
中括号将表达式(推导式)括起来 - 内部是for循环，if条件可选，可以是多个但是不支持
elif语句 - 返回一个新的列表
有这样的赋值语句 newlist = [ print(i) for i in range(10) ]，请问newlist打印出来是什么？
In [6]: newlist = [ print(i) for i in range(10) ]
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
In [7]: newlist
Out[7]: [None, None, None, None, None, None, None, None, None, None]
为什么是None？因为表达式只会将函数的返回值作为结果，进行添加，所以当返回值是一个函数操作的对象时，一定要注意函数的返回值！
2.1 列表解析式进阶
有的时候我们的代码需要进行两个或多个循环，列表解析式进阶版本可以满足这种需求哦。它的语法是：
[ 返回值 for 元素 in 可迭代对象 if 条件表达式1 if 条件表达式2 ... ]
等同于:
for 元素 in 可迭代对象:
if 条件表达式1：
if 条件表达式2：
返回值
[ 返回值 for 元素 in 可迭代对象1 for 元素 in 可迭代对象2 ... ]
等同于：
for 元素1 in 可迭代对象1：
for 元素2 in 可迭代对象2：
# if 也可以加条件判断
返回值[1个或多个]
- 条件表达式可以是多个，但是不能是elif，多个if是并且的关系
- 多个循环条件等同于循环嵌套，时间复杂度是O(n*内层循环个数)
例子：
20以内，既能被2整除，又能被3整除的列表
[ i for i in range(20) if i % 2 == 0 if i % 3 == 0]
[(i,j) for i in range(10) for j in range(20) if i < 3 if j > 18]
表示当i小于3时，j大于18时，组成一个元素返回
3 其他解析式
除了列表解析式以外，Python中还存在集合解析式、字典解析式、'元组解析式'。
可不是什么元组解析式，这行小字你看不到，可不怪我哦。
3.1 集合表达式
- 语法：
{ 返回值 for 元素 in 可迭代对象 if 条件 } - 列表解析式的中括号换成大括号
{}即可 - 同样是立即返回一个集合
20以内，既能被2整除，又能被3整除的集合
{ i for i in range(20) if i % 2 == 0 if i % 3 == 0}
注意集合的特性，如果生成了不可hash的元素比如list，那么是不能生成集合的哦，如果元素重复，集合会去重的哦
3.2 字典解析式
- 语法：
{ 返回值(key:value) for 元素 in 可迭代对象 if 条件 } - 列表解析式的中括号换成大括号
{}即可 - 请使用key：value格式
- 立即返回一个字典
生成一个key为abcded的字典
{x:y for x in 'abcdef' for y in range(10)}
注意字典的key相同时，后面的赋值会把之前的值覆盖哦，所以结果是
{'a': 9, 'b': 9, 'c': 9, 'd': 9, 'e': 9, 'f': 9}
4 生成器表达式
如果你是从上倒下看的，那么你可能会奇怪，说好的元组表达式呢？如果你是直接跳转过来的，那么请忽略前面这句话。那什么是生成器表达式呢？
生成器表达式是按需计算(或者惰性求值、延迟计算)的，只有需要的时候才计算值，而列表解析式是直接返回一个新的列表，生成器是一个可迭代对象，迭代器。在使用type命令判断对象类型时，generator 就表示一个生成器对象
- 语法：( 返回值 for 元素 in 可迭代对象 if 条件表达式 )
- 列表解析式的中括号换成大括号
()即可 延迟计算(惰性计算)只能迭代一次，不能回头
g = ((i,j) for i in range(10) for j in range(20) if i < 3 if j > 18)
print(g) # at 0x7fca2552b258>
for i in g:
print(i) # 只能迭代一次，迭代完毕生成器就为空了哦，
4.1 特点
没错，用括号括起来的并不是元组表达式，而变成了生成器表达式，它本身由于惰性计算的特性和其他解析式有很多不同的特性
计算方式
生成器表达式延迟计算(惰性计算)，只有你去向它要，它才会给你计算，而列表解析式在你执行后，会直接给你生成一个新的列表。内存占用
生成器没有数据，内存占用极少，它是使用时一个一个返回数据，如果将这些返回的数据合起来占用的空间也和列表解析式差不多，但是它不是立即需要这么多空间计算速度
单看计算时间来看，生成器表达式耗时非常短，列表解析式时长，因为生成器本身并没有任何返回值，只是返回了一个生成器对象，列表解析式构造并返回了一个新的列表，所以看起来更耗时了遍历
当我们需要对数据进行遍历时，由于生成器是遍历一次计算一个返给你，而列表解析式执行完毕后直接返回一个新的列表不需要计算，所以性能要优于生成器表达式。
4.2 next函数
除了遍历我们还可以通过
next方法来一次一次的获取生成器的数据
In [8]: g = ((i,j) for i in range(10) for j in range(20) if i < 3 if j > 18)
In [9]: next(g)
Out[9]: (0, 19)
In [10]: next(g)
Out[10]: (1, 19)
In [11]: next(g)
Out[11]: (2, 19)
In [12]: next(g)
---------------------------------------------------------------------------
StopIteration Traceback (most recent call last)
<ipython-input-12-e734f8aca5ac> in <module>
----> 1 next(g)
StopIteration:
In [13]:
next()可以理解为向生成器要一次数据(拨一下生成器)，当生成器为空时，就会提示
StopIteration异常，for循环帮我们对StopIteration异常做了处理，还没有学习异常处理的我们，该怎么办呢？其实next方法为我们提供了默认值参数，即从生成器中拿不到数据，就返回指定的默认:next(g[, default])。
In [13]: g = ((i,j) for i in range(10) for j in range(20) if i < 3 if j > 18)
In [14]: next(g, 'None')
Out[14]: (0, 19)
In [15]: next(g, 'None')
Out[15]: (1, 19)
In [16]: next(g, 'None')
Out[16]: (2, 19)
In [17]: next(g, 'None') # 生成器空了，就返回default指定的默认值
Out[17]: 'None'
In [18]: next(g, 'None')
Out[18]: 'None'
5 总结
Python2 引入列表解析式,Python2.4引入生成器表达式,Python3 引入集合、字典解析式，并迁移到了Python 2.7，一般来说，应该多用解析式，简短、高效不过还需要注意的是：
- 如果一个解析式非常复杂，难以读懂，可以考虑拆成for循环，没必要非要网列表解析式上靠
- 生成器和迭代器是不同的对象，但都是可迭代对象
- 可迭代对象范围更大，都可以使用for循环遍历
从是否可迭代来看生成器、迭代器、可迭代对象的关系是如下