【python学习笔记】33：生成器、迭代器、高阶函数

生成器

生成器(generator)相比列表推导式，只占用很小的空间，因为它是一边循环一边推算，通过next()调用下一元素，并在结束时抛出StopIteration异常，在语法上只要把[]换成()即可。

a = (i * i for i in range(10))
print(a)  # 生成器对象,不能直接输出

# 用"next(生成器)"或者"生成器.__next__()"来返回下一个元素
print(a.__next__())  # 0
print(next(a))  # 1

for x in a:  # for本身也是在一个一个调用next()
    print(x, end=' ')  # 输出剩下的4 9 16 25 36 49 64 81

可以在函数内使用yield关键字将该函数变成一个generator，每次调用next()时执行，执行到yield时候暂停下来并返回yield后跟的值，下次调用next()时继续从刚刚暂停的yield语句的下一句继续执行。

当某个next()调用没有遇到yield就已经结束了整个函数时，就会抛出StopIteration异常，而不需要raise StopIteration()。

迭代器

可以依次访问元素(即可以用for循环遍历)的是可迭代对象(Iterable)；可以用next()依次访问的可迭代对象是迭代器(Iterator)。

生成器一定是迭代器，list、dict、str是可迭代对象，但不是迭代器，可以iter()函数转成迭代器。

from collections import Iterable, Iterator

a = [i for i in range(5)]  # 这是一个list
print(isinstance(a, Iterable))  # True,即可迭代
print(isinstance(a, Iterator))  # False,即不是迭代器

b = iter(a)  # 转换为迭代器
print(b.__next__())  # 0
print(b.__next__())  # 1
for n in b:
    print(n, end=' ')  # 2 3 4

高阶函数

函数可以传给变量，也可以像普通变量一样当做参数传给函数，接受函数为参数的函数就是高阶函数。

map()

高阶函数map()接收一个函数，再接受一个Iterable，将函数作用在Iterable中的每个元素上，将返回值组成一个惰性Iterator序列并返回。

def fun(n):
    return n / 2


a = [i * i for i in range(5)]  # 可迭代对象(Iterable)
b = map(fun, a)  # 返回一个迭代器(Iterator)
print(list(b))  # [0.0, 0.5, 2.0, 4.5, 8.0]

reduce()

高阶函数reduce()接收一个函数，再接受一个Iterable，将函数作用在Iterable中的前两个元素上，将返回值与下一个元素一起再扔给该函数，如此反复。

from functools import reduce


# 传给reduce的函数要接收两个参数
def fun(m, n):
    return m + n


a = [i * i for i in range(5)]  # 可迭代对象(Iterable)
b = reduce(fun, a)  # 反复进行两两计算,最终返回计算结果
print(b)  # 30

filter()

高阶函数filter()的输入输出形式和map()一样，不过filter()是将传入的函数作用到Iterable的每个元素上，最终只保留返回True的那些元素。也就是过滤掉一些元素，返回原Iterable的一个带序子集。

from collections import Iterable, Iterator


def fun(n):
    if n < 2:
        return False
    if n < 4:
        return True
    i = 2
    while i * i <= n:
        if 0 == n % i:
            return False
        i += 1
    return True


a = range(50)  # Iterable
# print(isinstance(a, Iterator))  # False
b = filter(fun, a)  # 返回过滤后的Iterator
# print(isinstance(b, Iterator))  # True
print(list(b))  # [2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43, 47]

sorted()

Java或者C++的排序可以指定一个比较器或者自定义比较大小的函数，在Python里只是指定其key参数为某个函数，这个函数对排序的元素做一定的变换，使元素按照变换后的值来进行排序，但并未指定比较规则。

a = [3, -2, 8, -6, 0, 4, -9]
b = sorted(a, key=abs, reverse=True)  # 按绝对值从大到小排序
print(b)  # [-9, 8, -6, 4, 3, -2, 0]