Repülőjegyek

A generator egy olyan függvény vagy kifejezés, amely egy különleges típusú iterátort ad vissza, amelyet generator iterator-nak nevezünk. A Generator-iterator-ok lusta iterátorok: nem tárolják az values-üket a memóriában, hanem generálják az értékeiket, amikor szükség van rájuk.

Egy generátorfüggvény úgy néz ki, mint bármelyik másik függvény, de tartalmaz egy vagy több yield kifejezést. Minden yield felfüggeszti a kód végrehajtását, és elmenti az aktuális végrehajtási állapotot (beleértve az összes lokális változót és a try-utasításokat). Amikor a generátor folytatódik, onnan veszi fel az állapotot, ahol felfüggesztődött, ellentétben a hagyományos függvényekkel, amelyek minden híváskor visszaállnak az elejére.

Generátor létrehozása

A generátorokat nagyon hasonlóan hozzuk létre, mint a többi ciklusos vagy rekurzív függvényt, de szükség van hozzájuk egy yield kifejezésre, amelyet kicsit később részletesen meg is nézünk.

Példa erre egy olyan függvény, amely egy adott számlistából visszaadja a négyzeteket. Ahogy most meg van írva, az összes bemenetet fel kell dolgozni, mielőtt bármilyen értéket vissza lehetne adni:

>>> def squares(list_of_numbers):
...     squares = []
...     for number in list_of_numbers:
...         squares.append(number ** 2)
...     return squares

Ezt a függvényt így alakíthatod át generátorrá:

>>> def squares_generator(list_of_numbers):
...     for number in list_of_numbers:
...         yield number ** 2

Ennek az az értelme, hogy akkor használsz generátort, amikor nem kell az összes értéket egyszerre előállítanod. Ez memóriát és számítási kapacitást takarít meg, hiszen csak az az érték számítódik ki, amelyen éppen dolgozol.

Generátor használata

A generátorok a Pythonban a legtöbb iterables helyett használhatók. Ez magában foglalja azokat a függvényeket vagy objektumokat, amelyek iterable/iterator argumentumot várnak.

A squares_generator() generátor használatához:

>>> squared_numbers = squares_generator([1, 2, 3, 4])

>>> for square in squared_numbers:
...     print(square)
...
1
4
9
16

A generator belsejében lévő értékeket a next() függvénnyel is előállíthatod, illetve elérheted. A next() meghívja egy generátoriterátor-objektum __next__() metódusát, „előrehaladva” vagy kiértékelve a kódot egészen a yield kifejezéséig, amely aztán „kiszolgáltat”, azaz visszaad egy értéket:

>>> squared_numbers = squares_generator([1, 2])

>>> next(squared_numbers)
1
>>> next(squared_numbers)
4

Amikor egy generator-iterator-t teljesen felhasználtál, és nincs több visszaadható értéke, akkor StopIteration hibát dob.

>>> next(squared_numbers)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
StopIteration

A yield kifejezés

A yield kifejezés nagyon hasonlít a return kifejezéshez. A return kifejezéssel ellentétben a yield egy adott ponton adja át az értékeket a hívónak, és felfüggeszti a további értékek kiértékelését/visszaadását egészen addig, amíg azokat nem kérik. Amikor a yield kiértékelődik, szünetelteti a körülvevő függvény végrehajtását, és visszaadja a függvény értékeit abban az adott pillanatban. A függvény ezután scope-ban marad, és amikor meghívják a __next__()-et, a végrehajtás folytatódik, amíg újra nem találkozik egy yield-del.

>>> def infinite_sequence():
...     current_number = 0
...     while True:
...         yield current_number
...         current_number += 1

>>> lets_try = infinite_sequence()
>>> lets_try.__next__()
0
>>> lets_try.__next__()
1

Miért hozzunk létre generátort?

A generátorok sok helyen hasznosak.

Amikor egy potenciálisan nagy értékgyűjteménnyel dolgozol, lehet, hogy nem akarod az összeset a memóriába tenni. Egy generátorral darabonként dolgozhatsz fel nagyobb adathalmazokat, ami memóriát takarít meg és javítja a teljesítményt.

A generátorok akkor is nagyon hasznosak, ha egy folyamat vagy számítás összetett, költséges vagy végtelen:

>>> def infinite_sequence():
...     current_number = 0
...     while True:
...         yield current_number
...         current_number += 1

Mostantól, valahányszor meghívják a __next__()-et az infinite_sequence objektumon, az a korábbi szám + 1 értéket adja vissza.