生成器

1. 什么是生成器

• 生成器（generator）：一边循环一边计算的机制，不一次性创建完整 list，按需算出下一个元素，节省内存。
• 列表生成式会一次性生成整个 list；若元素可按算法推算，用生成器可在循环中边算边取，不必占用大量空间。

2. 创建方式一：列表生成式的 [] 改成 ()

• 把列表生成式的 [] 改成 ()，得到的就是 generator，不是 list。

L = [x * x for x in range(10)]   # list：[0, 1, 4, ..., 81]
g = (x * x for x in range(10))   # generator 对象

• L 和 g 的区别：仅在于最外层的 [] 和 ()；L 是 list，g 是 generator。

3. 获取 generator 的元素

next(g)

• next(g)：计算出 generator 的下一个元素并返回；没有更多元素时抛出 StopIteration。
• generator 保存的是算法，每次 next(g) 才算出下一个值。

g = (x * x for x in range(10))
next(g)   # 0
next(g)   # 1
# ... 直到 next(g) 抛出 StopIteration

for 循环（推荐）

• generator 是可迭代对象，用 for 循环迭代即可，不必手动 next()，也不必处理 StopIteration。

g = (x * x for x in range(10))
for n in g:
    print(n)   # 0, 1, 4, 9, ..., 81

记忆：创建 generator 后，基本用 for 迭代，很少直接调 next()。

4. 创建方式二：函数 + yield

• 若推算逻辑复杂，列表生成式写不出来，可用函数实现；在函数里用 yield 代替 return，函数就变成 generator 函数。
• 调用 generator 函数：返回一个 generator 对象，不会立刻执行完函数体；每次 next() 或 for 取下一个值时，才执行到下一个 yield 并返回。

def fib(max):
    n, a, b = 0, 0, 1
    while n < max:
        yield b       # 遇到 yield 就暂停并返回值
        a, b = b, a + b
        n = n + 1
    return 'done'

f = fib(6)   # f 是 generator 对象，不是 'done'
for n in f:
    print(n)   # 1, 1, 2, 3, 5, 8

• a, b = b, a + b：相当于 t = (b, a+b); a, b = t[0], t[1]，不必写临时变量。

5. generator 函数的执行流程

• 普通函数：顺序执行，遇到 return 或执行完最后一行就返回。
• generator 函数：每次调用 next() 时执行，遇到 yield 就中断并返回值；再次 next() 时从上次 yield 之后继续执行，直到下一个 yield 或函数结束。

def odd():
    print('step 1')
    yield 1
    print('step 2')
    yield 3
    print('step 3')
    yield 5

o = odd()
next(o)   # 打印 step 1，返回 1
next(o)   # 打印 step 2，返回 3
next(o)   # 打印 step 3，返回 5
next(o)   # StopIteration

注意：多次调用 generator 函数会创建多个独立的 generator。next(odd()) 每次都会新建 generator，所以每次都只执行到第一个 yield（返回 1）；正确写法是 g = odd()，然后对同一个 g 多次 next(g)。

6. for 循环与 return 返回值

• 用 for 迭代 generator 时，拿不到函数里 return 的返回值（for 在遇到 StopIteration 时结束，不会把 return 值给你）。
• 若要拿到 return 的值，必须捕获 StopIteration，返回值在 e.value 中。

g = fib(6)
while True:
    try:
        x = next(g)
        print('g:', x)
    except StopIteration as e:
        print('Generator return value:', e.value)   # 'done'
        break

小结

要点	说明
生成器	边循环边计算，不一次性建完整 list，省内存
创建方式一	列表生成式 [] 改成 () → generator
创建方式二	函数里用 yield → generator 函数，调用返回 generator 对象
取元素	next(g) 或 for n in g；推荐 for
执行流程	遇到 yield 暂停返回，下次从 yield 后继续；return 或执行完即结束
普通函数 vs generator 函数	普通函数调用直接返回结果；generator 函数调用返回 generator 对象

• 原理：在 for 循环中不断算出下一个元素，在适当条件结束；函数型 generator 遇到 return 或执行到最后一行即结束。
• 区分：r = abs(6) 得到结果；g = fib(6) 得到 generator 对象，迭代 g 才得到值。

练习：杨辉三角——写一个 generator 函数，不断 yield 下一行的 list（如 [1], [1,1], [1,2,1], ...）。