Python中的列表產生式與產生器學習教程

列表產生式
即建立列表的方式，最笨的方法就是寫迴圈逐個產生，前面也介紹過可以使用range()函數來產生，不過只能產生線性列表，下面看看更為進階的產生方式：

>>> [x * x for x in range(1, 11)][1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

寫列表產生式時，把要產生的元素x * x放到前面，後面跟for迴圈，就可以把list建立出來，十分有用，多寫幾次，很快就可以熟悉這種文法。
你甚至可以在後面加上if判斷：

>>> [x * x for x in range(1, 11) if x % 2 == 0][4, 16, 36, 64, 100]

迴圈嵌套，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，列出目前的目錄下所有檔案和目錄：

>>> import os>>> [d for d in os.listdir('.')]['README.md', '.git', 'image', 'os', 'lib', 'sublime-imfix', 'src']

前面也說過Python裡迴圈中可以同時引用兩個變數，所以產生變數也可以：

>>> 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產生另一個list，例如把一個list中所有字串變為小寫：

>>> L = ['Hello', 'World', 'IBM', 'Apple']>>> [s.lower() for s in L]['hello', 'world', 'ibm', 'apple']

但是這裡有個問題，list中如果有其他非字串類型，那麼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，列表產生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))  # 產生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]  # 兩層迴圈，可以產生全排列 [m + n for m in 'ABC' for n in 'XYZ'] # ['AX', 'AY', 'AZ', 'BX', 'BY', 'BZ', 'CX', 'CY', 'CZ']  # 列出目前的目錄下的所有檔案和目錄名 import os [d for d in os.listdir('.')] # on.listdir可以列出檔案和目錄  # 列表產生式也可以使用兩個變數來產生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數是不是字串 

產生器
列表產生式雖然強大，但是也會有一個問題，當我們想產生一個很大的列表時，會非常耗時，並且佔用很大的儲存空間，關鍵是這裡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，稱為產生器(Generator)，建立一個Generator最簡單的方法就是把[]改為()：

>>> g = (x * x for x in range(10))>>> g at 0x7fe73eb85cd0>

如果要一個一個列印出來，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 "", line 1, in StopIteration

其實generator object也是可迭代的，所以可以用迴圈列印，還不會報錯。

>>> g = (x * x for x in range(10))>>> for n in g:...   print n...

這是簡單的推算演算法，但是如果演算法比較複雜，寫在()裡就不太合適了，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產生式寫不出來，但是，用函數把它列印出來卻很容易：

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後面的，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)>>> fib(6).next()1

所以要想調用這個函數，需要使用next()函數，並且遇到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 11>>> o.next()step 23>>> o.next()step 35>>> o.next()Traceback (most recent call last): File "", line 1, in StopIteration

同樣也可以改為for迴圈語句輸出。例如：

def odd():  print 'step 1'  yield 1  print 'step 2'  yield 2  print 'step 3'  yield 3if __name__ == '__main__':  o = odd()  while True:    try:      print o.next()    except:      break

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