Python - 生成器：初学者温和入门指南
你好，有抱负的Python程序员！今天，我们将开始一段激动人心的旅程，深入了解Python生成器的世界。如果你之前从未听说过生成器，不用担心——我们将从头开始，逐步深入学习。在本教程结束时，你将能够像专业人士一样创建生成器！
Python生成器是什么？
想象你正在阅读一本非常长的书。你不会一次性复印整本书（那样会浪费很多纸！），而是选择一次阅读一页。生成器在Python中的工作方式有点像这样！
生成器是一种特殊的函数，它允许我们随时间生成一系列值，而不是一次性计算所有值并将它们存储在内存中。它们就像魔法工厂，按需生成值。
为什么使用生成器？
- 内存效率：生成器对内存友好。它们不会一次性存储所有值在内存中。
- 性能：它们可以提升代码的性能，尤其是在处理大型数据集时。
- 简洁：生成器可以使你的代码更清晰、更易读。
让我们深入了解它们是如何工作的！
创建生成器
在Python中创建生成器主要有两种方法：
- 使用生成器函数
- 使用生成器表达式
生成器函数
生成器函数看起来就像一个普通函数，但使用的是yield关键字，而不是return。以下是一个简单示例：
def count_up_to(n):
i = 1
while i <= n:
yield i
i += 1
# 使用我们的生成器
for number in count_up_to(5):
print(number)输出：
1
2
3
4
5在这个例子中，count_up_to是一个生成器函数。每次它产生一个值时，它都会暂停执行并记住其状态。下次调用时，它会从上次离开的地方继续。
生成器表达式
生成器表达式就像列表推导式，但使用圆括号而不是方括号。它们是一种紧凑的创建生成器的方式。以下是一个示例：
# 生成器表达式
squares = (x**2 for x in range(5))
# 使用我们的生成器
for square in squares:
print(square)输出：
0
1
4
9
16这个生成器表达式动态创建一个平方数的序列，而不会一次性将它们全部存储在内存中。
生成器中的异常处理
生成器也可以处理异常，这非常酷！以下是一个示例：
def div_generator(a, b):
try:
result = a / b
yield result
except ZeroDivisionError:
yield "不能除以零！"
# 使用我们的生成器
g = div_generator(10, 2)
print(next(g)) # 输出：5.0
g = div_generator(10, 0)
print(next(g)) # 输出：不能除以零！在这个例子中，我们的生成器优雅地处理了尝试除以零的情况。
普通函数与生成器函数
让我们比较一个普通函数和一个生成器函数，看看区别：
# 普通函数
def get_squares(n):
squares = []
for i in range(n):
squares.append(i**2)
return squares
# 生成器函数
def gen_squares(n):
for i in range(n):
yield i**2
# 使用普通函数
print(get_squares(5)) # 输出：[0, 1, 4, 9, 16]
# 使用生成器函数
for square in gen_squares(5):
print(square) # 每个平方数在新的一行打印主要区别在于：
- 内存使用：普通函数一次性创建并存储所有值，而生成器一次产生一个值。
- 语法：普通函数使用
return，而生成器使用yield。 - 迭代：生成器可以直接迭代，而普通函数的结果需要先存储在变量中。
异步生成器
Python 3.6引入了异步生成器，它们就像常规生成器，但是用于异步编程。它们使用async def和yield：
import asyncio
async def async_gen():
for i in range(3):
await asyncio.sleep(1)
yield i
async def main():
async for item in async_gen():
print(item)
asyncio.run(main())这个例子模拟了一个异步操作，随时间产生值。
生成器方法
生成器有一些特殊的 方法，它们可能非常有用。以下是最常见的一些方法：
| 方法 | 描述 |
|---|---|
next() |
从生成器中检索下一个项目 |
send() |
向生成器发送一个值 |
throw() |
在生成器内部抛出异常 |
close() |
关闭生成器 |
以下是一个使用send()的快速示例：
def echo_generator():
while True:
received = yield
print(f"接收到的：{received}")
g = echo_generator()
next(g) # 初始化生成器
g.send("你好") # 输出：接收到的：你好
g.send("世界") # 输出：接收到的：世界就这样！你已经迈出了进入神奇的Python生成器世界的第一步。记住，熟能生巧，所以不要害怕尝试这些概念。在你意识到之前，你将使用生成器来解决Python程序中的各种有趣问题。祝你编程愉快！
Credits: Image by storyset