python語(yǔ)言表推導(dǎo)式和生成器表達(dá)式特性

今天我想向你介紹python語(yǔ)言的兩個(gè)非常有用的特性：列表推導(dǎo)式和生成器表達(dá)式。這兩個(gè)特性都可以讓你用一行簡(jiǎn)潔的代碼來(lái)創(chuàng)建一個(gè)序列，而不需要寫循環(huán)或者函數(shù)。但是它們之間也有一些重要的區(qū)別，我們一起來(lái)看看吧。

列表推導(dǎo)式

列表推導(dǎo)式是一種用方括號(hào)包圍的表達(dá)式，它可以根據(jù)一個(gè)或多個(gè)迭代器來(lái)生成一個(gè)列表。例如，如果你想要生成一個(gè)包含1到10的平方數(shù)的列表，你可以這樣寫：

squares = [x**2 for x in range(1, 11)]
print(squares)
# [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

你也可以在列表推導(dǎo)式中加入條件判斷，來(lái)過(guò)濾掉一些不想要的元素。例如，如果你只想要生成偶數(shù)的平方數(shù)，你可以這樣寫：

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

你還可以在列表推導(dǎo)式中使用多個(gè)迭代器，來(lái)生成笛卡爾積。例如，如果你想要生成兩個(gè)列表中所有可能的組合，你可以這樣寫：

colors = ["red", "green", "blue"]
shapes = ["circle", "square", "triangle"]
combinations = [(c, s) for c in colors for s in shapes]
print(combinations)
# [('red', 'circle'), ('red', 'square'), ('red', 'triangle'), ('green', 'circle'), ('green', 'square'), ('green', 'triangle'), ('blue', 'circle'), ('blue', 'square'), ('blue', 'triangle')]

列表推導(dǎo)式的優(yōu)點(diǎn)是它可以快速地創(chuàng)建一個(gè)列表，并且語(yǔ)法簡(jiǎn)潔易讀。但是它也有一個(gè)缺點(diǎn)，就是它會(huì)一次性地把所有的元素都存儲(chǔ)在內(nèi)存中，這可能會(huì)占用很多空間，尤其是當(dāng)生成的列表很大或者無(wú)限時(shí)。這時(shí)候，我們就可以使用生成器表達(dá)式來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

生成器表達(dá)式是一種用圓括號(hào)包圍的表達(dá)式，它和列表推導(dǎo)式非常相似，只是它不會(huì)立即生成一個(gè)列表，而是返回一個(gè)生成器對(duì)象。生成器對(duì)象是一種特殊的迭代器，它可以按需地產(chǎn)生下一個(gè)元素，而不需要提前計(jì)算和存儲(chǔ)所有的元素。例如，如果你想要生成一個(gè)包含1到10的平方數(shù)的生成器對(duì)象，你可以這樣寫：

squares_gen = (x**2 for x in range(1, 11))
print(squares_gen)
# < generator object < genexpr > at 0x000001F7E8C6D740 >

注意，這里打印出來(lái)的不是一個(gè)列表，而是一個(gè)生成器對(duì)象。如果你想要獲取生成器對(duì)象中的元素，你可以使用next()函數(shù)或者for循環(huán)來(lái)遍歷它。例如：

print(next(squares_gen))
# 1
print(next(squares_gen))
# 4
for square in squares_gen:
    print(square)
# 9
# 16
# ...

注意，每次調(diào)用next()函數(shù)或者遍歷生成器對(duì)象時(shí)，它都會(huì)動(dòng)態(tài)地計(jì)算下一個(gè)元素，并且記住當(dāng)前的狀態(tài)。

生成器表達(dá)式

生成器表達(dá)式的語(yǔ)法和列表推導(dǎo)式基本一致，只是用圓括號(hào)代替方括號(hào)。你也可以在生成器表達(dá)式中加入條件判斷和多個(gè)迭代器，就像列表推導(dǎo)式一樣。例如：

even_squares_gen = (x**2 for x in range(1, 11) if x % 2 == 0)
combinations_gen = ((c, s) for c in colors for s in shapes)

生成器表達(dá)式的優(yōu)點(diǎn)是它可以節(jié)省內(nèi)存空間，因?yàn)樗粫?huì)一次性地創(chuàng)建一個(gè)列表，而是按需地產(chǎn)生下一個(gè)元素。這樣，你就可以處理很大或者無(wú)限的序列，而不需要擔(dān)心內(nèi)存溢出。例如，如果你想要生成一個(gè)無(wú)限的斐波那契數(shù)列，你可以這樣寫：

def fib():
    a, b = 0, 1
    while True:
        yield a
        a, b = b, a + b

fib_gen = (x for x in fib())

注意，這里我們使用了一個(gè)生成器函數(shù)來(lái)定義斐波那契數(shù)列，然后用一個(gè)生成器表達(dá)式來(lái)包裝它。生成器函數(shù)是一種使用yield語(yǔ)句來(lái)返回值的函數(shù)，它也會(huì)返回一個(gè)生成器對(duì)象。生成器函數(shù)和生成器表達(dá)式都是生成器的兩種不同的寫法，它們都可以用來(lái)創(chuàng)建惰性求值的序列。

生成器表達(dá)式的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它可以提高性能，因?yàn)樗梢员苊獠槐匾挠?jì)算和中間變量。例如，如果你想要計(jì)算一個(gè)序列中所有元素的和，你可以這樣寫：

total = sum([x**2 for x in range(1, 11)])

但是這樣會(huì)先創(chuàng)建一個(gè)列表，然后再對(duì)列表中的元素求和，這樣會(huì)浪費(fèi)時(shí)間和空間。如果你使用生成器表達(dá)式，你可以這樣寫：

total = sum(x**2 for x in range(1, 11))

這樣就不會(huì)創(chuàng)建一個(gè)列表，而是直接把每個(gè)元素的平方數(shù)傳給sum()函數(shù)，這樣會(huì)更快更省空間。事實(shí)上，很多內(nèi)置的函數(shù)都可以接受一個(gè)生成器作為參數(shù)，例如min(),
max(), all(), any()等等。你也可以把一個(gè)生成器傳給list()函數(shù)或者set()函數(shù)來(lái)轉(zhuǎn)換成一個(gè)列表或者集合。

總結(jié)

我可以用一個(gè)餐廳的例子來(lái)比喻列表推導(dǎo)式和生成器表達(dá)式。假設(shè)你是一個(gè)餐廳的老板，你想要給你的客人提供一份菜單，讓他們選擇自己喜歡的菜品。你有兩種方式來(lái)制作菜單：

• 一種是使用列表推導(dǎo)式，也就是提前把所有的菜品都做好，然后放在一個(gè)大盤子里，讓客人自由挑選。這樣的好處是客人可以看到所有的菜品，也可以多次取用，而且速度很快。但是這樣的壞處是你需要占用很多的廚房空間和食材，而且有些菜品可能會(huì)變涼或者變質(zhì)，造成浪費(fèi)。
• 另一種是使用生成器表達(dá)式，也就是根據(jù)客人的需求，現(xiàn)場(chǎng)做出一個(gè)菜品，然后送到客人的桌子上。這樣的好處是你不需要占用很多的廚房空間和食材，而且每個(gè)菜品都是新鮮的，不會(huì)浪費(fèi)。但是這樣的壞處是客人不能看到所有的菜品，也不能多次取用，而且速度可能會(huì)慢一些。

所以，你應(yīng)該根據(jù)不同的情況來(lái)選擇合適的方式來(lái)制作菜單。如果你有很多的客人，而且他們都喜歡吃不同的菜品，那么你可能更適合使用列表推導(dǎo)式。如果你只有少數(shù)的客人，而且他們都喜歡吃新鮮的菜品，那么你可能更適合使用生成器表達(dá)式。

總之，列表推導(dǎo)式和生成器表達(dá)式都是非常有用的特性，它們可以讓你用一行簡(jiǎn)潔的代碼來(lái)創(chuàng)建一個(gè)序列。列表推導(dǎo)式適合于需要多次遍歷或者操作的序列，而生成器表達(dá)式適合于只需要遍歷一次或者處理很大或者無(wú)限的序列。你應(yīng)該根據(jù)不同的場(chǎng)景來(lái)選擇合適的方式來(lái)提高你的代碼效率和可讀性。