Python中的列表生成式與生成器學習教程

這篇文章主要介紹了Python中的列表生成式與生成器學習教程,Python中的Generator生成器比列表生成式功能更為強大,需要的朋友可以參考下
列表生成式
即創建列表的方式，最笨的方法就是寫循環逐個生成，前面也介紹過可以使用range()函數來生成，不過只能生成線性列表，下面看看更為高級的生成方式：    
>>> [x * x for x in range(1, 11)]
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

寫列表生成式時，把要生成的元素x * x放到前面，后面跟for循環，就可以把list創建出來，十分有用，多寫幾次，很快就可以熟悉這種語法。
你甚至可以在后面加上if判斷：    
>>> [x * x for x in range(1, 11) if x % 2 == 0]
[4, 16, 36, 64, 100]

循環嵌套，全排列：    
>>> [m + n for m in 'ABC' for n in 'XYZ']
['AX', 'AY', 'AZ', 'BX', 'BY', 'BZ', 'CX', 'CY', 'CZ']

看一個簡單應用，列出當前目錄下所有文件和目錄：    
>>> import os
>>> [d for d in os.listdir('.')]
['README.md', '.git', 'image', 'os', 'lib', 'sublime-imfix', 'src']

前面也說過Python里循環中可以同時引用兩個變量，所以生成變量也可以：    
>>> d = {'x': 'A', 'y': 'B', 'z': 'C' }
>>> [k + '=' + v for k, v in d.iteritems()]
['y=B', 'x=A', 'z=C']

也可以通過一個list生成另一個list，例如把一個list中所有字符串變為小寫：    
>>> L = ['Hello', 'World', 'IBM', 'Apple']
>>> [s.lower() for s in L]
['hello', 'world', 'ibm', 'apple']

但是這里有個問題，list中如果有其他非字符串類型，那么lower()會報錯，解決辦法：    
>>> L = ['Hello', 'World', 'IBM', 'Apple', 12, 34]
>>> [s.lower() if isinstance(s,str) else s for s in L]
['hello', 'world', 'ibm', 'apple', 12, 34]

此外，列表生成式還有許多神奇用法，說明請看注釋：    
#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
 
list(range(1, 11))
 
# 生成1乘1，2乘2...10乘10
L = []
for x in range(1, 11):
  L.append(x * x)
 
# 上面太麻煩，看下面
[x * x for x in range(1, 11)]
# [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]
 
# 加上if，就可以篩選出僅偶數的平方
[x * x for x in range(1, 11) if x % 2 == 0]
# [4, 16, 36, 64, 100]
 
# 兩層循環，可以生成全排列
[m + n for m in 'ABC' for n in 'XYZ']
# ['AX', 'AY', 'AZ', 'BX', 'BY', 'BZ', 'CX', 'CY', 'CZ']
 
# 列出當前目錄下的所有文件和目錄名
import os
[d for d in os.listdir('.')] # on.listdir可以列出文件和目錄
 
# 列表生成式也可以使用兩個變量來生成list:
d = {'x': 'A', 'y': 'B', 'z': 'C'}
[k + '=' + v for k, v in d.items()]
# ['x=A', 'z=C', 'y=B']
 
# 把一個list中所有的字符串變成小寫
L = ['Hello', 'World', 'IBM', 'Apple']
[s.lower() for s in L]
# ['hello', 'world', 'ibm', 'apple']
 
L1 = ['Hello', 'World', 18, 'Apple', None]
L2 = [s.lower() for s in L1 if isinstance(s, str)]
print(L2)
# ['hello', 'world', 'apple']
# isinstance函數可以判斷一個變量是不是字符串

生成器
列表生成式雖然強大，但是也會有一個問題，當我們想生成一個很大的列表時，會非常耗時，并且占用很大的存儲空間，關鍵是這里面的元素可能你只需要用到前面很少的一部分，大部分的空間和時間都浪費了。Python提供了一種邊計算邊使用的機制，稱為生成器(Generator)，創建一個Generator最簡單的方法就是把[]改為()：    
>>> g = (x * x for x in range(10))
>>> g
<generator object <genexpr> at 0x7fe73eb85cd0>

如果要一個一個打印出來，可以通過generator的next()方法：    
>>> g.next()
0
>>> g.next()
1
>>> g.next()
4
>>> g.next()
9
>>> g.next()
16
>>> g.next()
25
>>> g.next()
36
>>> g.next()
49
>>> g.next()
64
>>> g.next()
81
>>> g.next()
Traceback (most recent call last):
 File "<stdin>", line 1, in <module>
StopIteration

其實generator object也是可迭代的，所以可以用循環打印，還不會報錯。    
>>> g = (x * x for x in range(10))
>>> for n in g:
...   print n
...

這是簡單的推算算法，但是如果算法比較復雜，寫在()里就不太合適了，我們可以換一種方式，使用函數來實現。
比如，著名的斐波拉契數列（Fibonacci），除第一個和第二個數外，任意一個數都可由前兩個數相加得到：
1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, …
斐波拉契數列用列表生成式寫不出來，但是，用函數把它打印出來卻很容易：    
def fib(max):
  n, a, b = 0, 0, 1
  while n < max:
    print b
    a, b = b, a + b
    n = n + 1

上面的函數可以輸出斐波那契數列的前N個數,這個也是通過前面的數推算出后面的，所以可以把函數變成generator object，只需要把print b改為yield b即可。    
def fib(max):
  n, a, b = 0, 0, 1
  while n < max:
    yield b
    a, b = b, a + b
    n = n + 1

如果一個函數定義中包含了yield關鍵字，這個函數就不在是普通函數，而是一個generator object。    
>>> fib(6)
<generator object fib at 0x7fa1c3fcdaf0>
>>> fib(6).next()
1

所以要想調用這個函數，需要使用next()函數，并且遇到yield語句返回(可以把yield理解為return):    
def odd():
  print 'step 1'
  yield 1
  print 'step 2'
  yield 3
  print 'step 3'
  yield 5

看看調用輸出結果：
    
>>> o = odd()
>>> o.next()
step 1
1
>>> o.next()
step 2
3
>>> o.next()
step 3
5
>>> o.next()
Traceback (most recent call last):
 File "<stdin>", line 1, in <module>
StopIteration

同樣也可以改為for循環語句輸出。例如：    
def odd():
  print 'step 1'
  yield 1
  print 'step 2'
  yield 2
  print 'step 3'
  yield 3
 
if __name__ == '__main__':
  o = odd()
  while True:
    try:
      print o.next()
    except:
      break