python3 生成器表达式

骑马荡江湖

在 Python3 中，生成器表达式是一种语言结构，它可以快速地创建一个可迭代对象。生成器表达式类似于列表推导式，但使用圆括号而不是方括号，并且返回的是一个生成器对象而不是一个列表。
在 Python3 中，生成器表达式有两种类型：生成器函数和生成器表达式。

• 生成器函数：
  

生成器函数是一种特殊的函数，在函数中使用 yield 语句来生成一个值，然后暂停函数执行并保留当前状态，等待下一次调用时继续执行。生成器函数的优点是可以处理大量数据，因为它们只需要在内存中保存一个值，而不是全部保存在内存中。
例如，以下是一个生成器函数，它可以生成斐波那契数列中的前 n 个数字：

1. def fibonacci(n):
2.     a, b = 0, 1
3.     for i in range(n):
4.         yield a
5.         a, b = b, a + b

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• 生成器表达式：
  

生成器表达式是使用圆括号包围的表达式，其中包含一个 for 循环和一个可选的 if 条件。生成器表达式可以用来生成一个序列，这个序列可以通过迭代访问，但不必事先将所有元素保存在内存中。
例如，以下生成器表达式可以生成一个包含从 1 到 10 的偶数的生成器对象：

1. gen = (i for i in range(1, 11) if i % 2 == 0)

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注意事项：
<ol>生成器表达式可以节省内存空间，但是如果需要多次使用生成器对象中的值，则需要将其转换为列表或其他数据结构。
如果生成器表达式中的代码太长或复杂，则建议使用生成器函数来代替，以提高代码的可读性和可维护性。
如果生成器表达式中的代码有副作用（例如修改了全局变量），则可能会导致意外行为，应该避免这种情况。
生成器表达式可以嵌套，但是应该注意不要嵌套过深导致代码难以理解。例如：

1. gen = ((i, j) for i in range(1, 4) for j in range(4, 7))

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这个生成器表达式可以生成一个包含所有 (1,4) 到 (3,6) 的元组的生成器对象。
生成器表达式中的 for 循环可以有多个，每个循环可以使用一个 if 条件。例如：

1. gen = (i * j for i in range(1, 4) if i % 2 == 0 for j in range(4, 7) if j % 2 != 0)

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这个生成器表达式可以生成一个包含所有偶数 i 与奇数 j 的乘积的生成器对象。
生成器表达式中的变量作用域只在生成器表达式内部，不会泄露到外部。例如：

1. x = 10
2. gen = (x for x in range(1, 5))
3. print(list(gen))    # 输出 [1, 2, 3, 4]
4. print(x)    # 输出 10，说明 x 只在生成器表达式内部存在，不会影响外部变量 x 的值。

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生成器表达式可以和其他 Python 的内置函数或模块一起使用，例如 map、filter、itertools 等。例如：

1. import itertools
3. # 使用 map 函数和生成器表达式生成一个列表，其中每个元素都是平方数。
4. lst = list(map(lambda x: x ** 2, (i for i in range(1, 5))))
5. print(lst)    # 输出 [1, 4, 9, 16]
7. # 使用 itertools 模块中的 zip_longest 函数和生成器表达式生成一个包含所有输入迭代器的元组的列表。
8. lst = list(itertools.zip_longest((i for i in range(1, 5)), ('a', 'b', 'c')))
9. print(lst)    # 输出 [(1, 'a'), (2, 'b'), (3, 'c'), (4, None)]

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在使用生成器表达式时，应该尽可能地使用惰性求值，即只生成需要的元素，并且在使用完之后立即释放相应的资源。这样可以避免不必要的内存占用和性能问题。
处理大型数据集，例如从文件或数据库中读取数据，并将其用作生成器表达式的输入。这样可以避免一次性加载所有数据，并且节省内存空间。

1. with open('data.txt') as f:
2.     gen = (line.strip() for line in f if 'error' in line)
3.     for item in gen:
4.         print(item)

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通过生成器表达式实现惰性求值，例如只有当需要时才计算函数的值。这样可以避免不必要的计算和内存占用。

1. def expensive_function(n):
2.     print(f"Calculating {n}...")
3.     return n ** 2
5. gen = (expensive_function(i) for i in range(5))
6. print(list(gen))    # 输出 Calculating 0... Calculating 1... Calculating 2... Calculating 3... Calculating 4... [0, 1, 4, 9, 16]

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这个例子中，我们定义了一个函数 expensive_function，并使用一个生成器表达式来生成一个包含前五个数字的平方的列表。在评估生成器表达式时，expensive_function 只有在需要计算平方时才被调用，这样可以避免不必要的计算和内存占用。
在多个迭代器之间生成元素，例如合并两个排序列表并返回一个新的排序列表。[code]def merge_sorted(lst1, lst2):    i, j = 0, 0    while i < len(lst1) and j < len(lst2):        if lst1