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Python迭代器,生成器,装饰器

时间:2023-02-01 13:01:51浏览次数:38  
标签:__ return 迭代 Python 生成器 func print def

迭代器

通常来讲从一个对象中依次取出数据,这个过程叫做遍历,这个手段称为迭代(重复执行某一段代码块,并将每一次迭代得到的结果作为下一次迭代的初始值)。
可迭代对象(iterable):是指该对象可以被用于for…in…循环,例如:集合,列表,元祖,字典,字符串,迭代器等。

  • 在python中如果一个对象实现了 __iter__方法,我们就称之为可迭代对象,可以查看set\list\tuple…等源码内部均实现了__iter__方法
  • 如果一个对象未实现__iter__方法,但是对其使用for…in则会抛出TypeError: 'xxx' object is not iterable
  • 可以通过isinstance(obj,Iterable)来判断对象是否为可迭代对象。如:
from collections.abc import Iterable
# int a
a = 1
print(isinstance(a, Iterable)) # False

# str b
b = "lalalalala"
print(isinstance(b, Iterable)) # True

# set c
c = set([1, 2])
print(isinstance(c, Iterable)) # True

# list d

d = [1,2,3,"a"]
print(isinstance(d, Iterable)) # True

# dict e
e = {"a":1,"b":2,"c":333}
print(isinstance(e, Iterable)) # True

# tuple f
f = (1,3,4,"b","d",)
print(isinstance(f, Iterable)) # True我们也可以自己实现__iter__来将一个类实例对象变为可迭代对象:
  • 我们也可以自己实现__iter__来将一个类实例对象变为可迭代对象:
    自己实现迭代对象的要求
    1、在python中如果一个对象同时实现了__iter__和__next__(获取下一个值)方法,那么它就是一个迭代器对象。
    2、可以通过内置函数next(iterator)或实例对象的__next__()方法,来获取当前迭代的值
    3、迭代器一定是可迭代对象,可迭代对象不一定是迭代器。
    4、如果可迭代对象遍历完后继续调用next(),则会抛出:StopIteration异常。
from collections.abc import Iterator, Iterable

class MyIterator:
def __init__(self, array_list):
self.array_list = array_list
self.index = 0

def __iter__(self):
return self

def __next__(self):
if self.index < len(self.array_list):
val = self.array_list[self.index]
self.index += 1
return val
else:
raise StopIteration


# 父类如果是迭代器,子类也将是迭代器
class MySubIterator(MyIterator):
def __init__(self):
pass

myIterator = MyIterator([1, 2, 3, 4])
# 判断是否为可迭代对象
print(isinstance(myIterator, Iterable)) # True
# 判断是否为迭代器
print(isinstance(myIterator, Iterator)) # True

# 子类实例化
mySubIterator = MySubIterator()
print(isinstance(mySubIterator, Iterator)) # True
# 进行迭代

print(next(myIterator)) # 1
print(myIterator.__next__()) # 2
print(next(myIterator)) # 3
print(next(myIterator)) # 4
print(next(myIterator)) # raise StopIteration
  • 迭代器优缺点:
- 优点:
迭代器对象表示的是一个数据流,可以在需要时才去调用next来获取一个值;因而本身在内存中始终只保留一个值,
对于内存占用小可以存放无限数据流。
优于其他容器需要一次将所有元素都存放进内存,如:列表、集合、字典...等。
- 缺点:
1.无法获取存放的元素长度,除非取完计数。
2.取值不灵活,只能向后取值,next()永远返回的是下一个值;无法取出指定值(无法像字典的key,或列表的下标),而且迭代器对象的生命周期是一次性的,元素被迭代完则生命周期结束。

生成器

定义:在Python中,一边循环一边计算的机制,称为生成器:generator;同时生成器对象也是迭代器对象,所以他有迭代器的特性;
例如支持for循环、next()方法…等
作用:对象中的元素是按照某种算法推算出来的,在循环的过程中不断推算出后续的元素,这样就不必创建完整的list,从而节省大量的空间。 简单生成器:通过将列表生成式[]改成()即可得到一个生成器对象。

# 列表生成式
_list = [i for i in range(10)]
print(type(_list)) # <class 'list'>
print(_list) # [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

# 生成器
_generator = (i for i in range(10))
print(type(_generator)) # <class 'generator'>
print(_generator) # <generator object <genexpr> at 0x7fbcd92c9ba0>

# 生成器对象取值
print(_generator.__next__()) # 0
print(next(_generator)) # 1
# 注意从第三个元素开始了!
for x in _generator:
print(x) # 2,3,4,5,6,7,8,9

因为生成器对象也有迭代器的特性,所以元素迭代完后继续调用next()方法则会引发StopIteration。
函数对象生成器:带yield语句的函数对象的返回值则是个生成器对象。

def gen_generator():
yield 1
def func():
return 1
print(gen_generator(), type(gen_generator()))
# <generator object gen_generator at 0x7fe68b2c8b30> <class 'generator'>
print(func(), type(func()))
# 1 <class 'int'>
def gen_generator():
yield "start"
for i in range(2):
yield i
yield "finish"

gen = gen_generator()
print("从gen对象中取出第一个值",next(gen))
print("从gen对象中取出第二个值",next(gen))
print("从gen对象中取出第三个值",next(gen))
print("从gen对象中取出第四个值",next(gen))

#
#从gen对象中取出第一个值 start
#从gen对象中取出第二个值 0
#从gen对象中取出第三个值 1
#从gen对象中取出第四个值 finish
#
# StopIteration
#print("从gen对象中取出五个值",next(gen))

#就相当于
#gen2 = (i for i in ["start",1,2,"finish"])

注意:yield 一次只会返回一个元素,即使返回的元素是个可迭代对象,也是一次性返回

def gen_generator2():
yield [1, 2, 3]


s = gen_generator2()
print(next(s)) # [1, 2, 3]

yield生成器高级应用: send()方法,传递值给yield返回(会立即返回!);

如果传None,则等同于next(generator)。

def consumer():
r = ''
while True:
n = yield r
if not n:
return
print(f'[CONSUMER] Consuming get params.. ({n})')
if n == 3:
r = '500 Error'
else:
r = '200 OK'
def produce(c):
c.send(None) # 启动生成器
n = 0
while n < 5:
n = n + 1
print(f'[PRODUCER] Producing with params.. ({n})')
r = c.send(n) # 一旦n有值,则切换到consumer执行
print(f'[PRODUCER] Consumer return : [{r}]')
if not r.startswith('200'):
print("消费者返回服务异常,则结束生产,并关闭消费者")
c.close() # 关闭生成器
break
consume = consumer()
produce(consume)

[PRODUCER] Producing with params.. (1)
[CONSUMER] Consuming get params.. (1)
[PRODUCER] Consumer return : [200 OK]
[PRODUCER] Producing with params.. (2)
[CONSUMER] Consuming get params.. (2)
[PRODUCER] Consumer return : [200 OK]
[PRODUCER] Producing with params.. (3)
[CONSUMER] Consuming get params.. (3)
[PRODUCER] Consumer return : [500 Error]
消费者返回服务异常,则结束生产,并关闭消费者

yield from iterable 语法,基本作用为:返回一个生成器对象,提供一个“数据传输的管道”,
yield from iterable 是 for item in iterable: yield item的缩写;
并且内部帮我们实现了很多异常处理,简化了编码复杂度。 yield 无法获取生成器return的返回值:

def my_generator2(n, end_case):
for i in range(n):
if i == end_case:
return f'当 i==`{i}`时,中断程序。'
else:
yield i
g = my_generator2(5, 2) # 调用
try:
print(next(g)) # 0
print(next(g)) # 1
print(next(g)) # 此处要触发end_case了
except StopIteration as exc:
print(exc.value) # 当 i==`2`时,中断程序。

使用yield from 可以简化成:

def my_generator3(n, end_case):
for i in range(n):
if i == end_case:
return f'当 i==`{i}`时,中断程序。'
else:
yield i
def wrap_my_generator(generator): # 将my_generator的返回值包装成一个生成器
result = yield from generator
yield result
g = my_generator3(5, 2) # 调用
for _ in wrap_my_generator(g):
print(_)
# 输出:
# 0
# 1
# 当 i==`2`时,中断程序。
"""
yield from 有以下几个概念名词:
1、调用方:调用委派生成器的客户端(调用方)代码(上文中的wrap_my_generator(g))
2、委托生成器:包含yield from表达式的生成器函数(包装),作用就是提供一个数据传输的管道(上文中的wrap_my_generator)
3、子生成器:yield from后面加的生成器函数对象(上文中的my_generator3的实例对象g)
调用方是通过这个 “包装函数” 来与生成器进行交互的,即“调用方——>委托生成器——>生成器函数”
下面有个例子帮助大家理解
"""

# 子生成器
def average_gen():
total = 0
count = 0
average = 0
while True:
new_num = yield average
if new_num is None:
break
count += 1
total += new_num
average = total / count
# 每一次return,都意味着当前协程结束。
return total, count, average

# 委托生成器
def proxy_gen():
while True:
# 只有子生成器要结束(return)了,yield from左边的变量才会被赋值,后面的代码才会执行。
total, count, average = yield from average_gen()
print("总共传入 {} 个数值, 总和:{},平均数:{}".format(count, total, average))

# 调用方
def main():
calc_average = proxy_gen()
next(calc_average) # 激活协程
calc_average.send(10) # 传入:10
calc_average.send(None) # 结束协程 send(None)等于next(calc_acerage),也就是会走到average_gen里面的return语句
print("================== 重开协程 ===================")
calc_average.send(20) # 传入:20
calc_average.send(30) # 传入:30
calc_average.send(None) # 结束协程

if __name__ == '__main__':
main()
# 输出:
# 总共传入 1 个数值, 总和:10,平均数:10.0
# ================== 重开协程 ===================
# 总共传入 2 个数值, 总和:50,平均数:25.0

装饰器

一句话来解释装饰器,就是函数的嵌套调用

主要应用在3个方面:

  • 打印程序的执行时间
  • 收集程序的执行日志
  • 用于接口访问鉴权

先看一个简单的例子

def decorator_get_function_name(func):
"""
获取正在运行函数名
:return:
"""

def wrapper(*arg):
"""
wrapper
:param arg:
:return:
"""
print(f"当前运行方法名:{func.__name__} with params: {arg}")
return func(*arg)

return wrapper


# @func_name是python的语法糖
@decorator_get_function_name
def test_func_add(x, y):
print(x + y)


def test_func_sub(x, y):
print(x - y)


test_func_add(1, 2)
# 输出:
# 当前运行方法名:test_func_add with params: (1, 2)
# 3
# 不使用语法糖的话也可以用以下方法,效果是一样的
decorator_get_function_name(test_func_sub)(3, 5)
# 还记得前文讲的引用吗?我们还可以换种写法达到跟

标签:__,return,迭代,Python,生成器,func,print,def
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