Генерация последовательности чисел или объектов

Часто возникает ситуации, когда нужно выполнить некоторое действие с последовательностью объектов той или иной природы. С самой простой из них мы уже давно знакомы: перебор целых чисел в арифметической прогрессии.

for n in range(start, stop, step):
    do_something(n)

Рассмотрим более сложный пример, перебор чисел Фибоначчи. Конечно же можно писать так:

def fib(n):
    fib1, fib2 = 0, 1
    for i in range(n):
        fib1, fib2 = fib2, fib1 + fib2
    return fib1

for i in range(n):
    do_something(fib(n))

ОК, можно сделать и так:

fib1, fib2 = 0, 1
for i in range(n):
    do_something(fib1)
    fib1, fib2 = fib2, fib1 + fib2

Ну ладно, тогда есть ещё одно решение: сделать список чисел Фибоначчи:

def fibonacci(n):
    fib_list = []
    fib1, fib2 = 0, 1
    for i in range(n):
        fib1, fib2 = fib2, fib1 + fib2
        fib_list.append(fib1)
    return fib_list

for fib in fibonacci(n):
    do_something(fib)

Ленивые вычисления и генераторы

Пример генератора чисел Фибоначчи и нескольких способов им воспользоваться:

def fibonacci(n):
    fib1, fib2 = 0, 1
    for i in range(n):
        fib1, fib2 = fib2, fib1 + fib2
        yield fib1

for fib in fibonacci(20):
    print(fib, end=' ')
print()

print('Сумма первых 100 чисел Фибоначчи равна', sum(fibonacci(100)))
print(list(fibonacci(16)))
print([x*x for x in fibonacci(14)])

1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610 987 1597 2584 4181 6765
Сумма первых 100 чисел Фибоначчи равна 927372692193078999175
[1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233, 377, 610, 987]
[1, 1, 4, 9, 25, 64, 169, 441, 1156, 3025, 7921, 20736, 54289, 142129]

Итак, для того, чтобы сделать из обычной функции генератор, нужно вместо return использовать yield. В результате получится не функция, которую можно вызвать и получить результат её работы, а итерируемый объект, из которого можно последовательно выдёргивать результаты его работы до тех пор, пока не будет исполнена последняя строчка кода генератора, либо не будет выполнен выход командой return. При этом после выдачи результата командой yield состояние генератора, все его внутренние переменные сохраняются. При следующей попытке выдернуть элемент из генератора работа начнётся со строчки, следующей за yield.

Чтобы изучить работу генератора чисел Фибоначчи, попробуйте запустить следующий код:

def fibonacci(n):
    print('  Стартуем генератор')
    fib1, fib2 = 0, 1
    print('  Всё готово, нам дали n =', n)
    for i in range(n):
        if i == 0:
            print('      Итак, это - первая итерация')
        fib1, fib2 = fib2, fib1 + fib2
        print('    Сейчас про-yield-им число', fib1, 'при i =', i)
        yield fib1
        print('    Мы снова в генераторе! По-прежнему i =', i, ' fib1 =', fib1, 'fib2 =', fib2)
    print("  Всё, последняя строчка генератора...")

print('Мы снаружи. Сейчас будем итерировать по генератору')
for f in fibonacci(3):
    print('Снаружи получили значение f =', f)
print('Снаружи закончили итерацию')
"""
Мы снаружи. Сейчас будем итерировать по генератору
  Стартуем генератор
  Всё готово, нам дали n = 3
      Итак, это - первая итерация
    Сейчас про-yield-им число 1 при i = 0
Снаружи получили значение f = 1
    Мы снова в генераторе! По-прежнему i = 0  fib1 = 1 fib2 = 1
    Сейчас про-yield-им число 1 при i = 1
Снаружи получили значение f = 1
    Мы снова в генераторе! По-прежнему i = 1  fib1 = 1 fib2 = 2
    Сейчас про-yield-им число 2 при i = 2
Снаружи получили значение f = 2
    Мы снова в генераторе! По-прежнему i = 2  fib1 = 2 fib2 = 3
  Всё, последняя строчка генератора...
Снаружи закончили итерацию
"""

Итак, достаточно внутри функции хоть раз воспользоваться командой yield, чтобы сделать из неё генератор. После этого её нельзя вызвать так, как обычно (попробуйте print(fibonacci(5))), но можно использовать в for, list, sorted, map, zip, enumerate и так далее.

Распаковка

def func1():
    return 2, 5, 7

def func2(x, y, z):
    print(x + y + z)

func2(*func1())

Другой пример использования распаковки --- это передача одного и того же набора параметров в разные функции:

def func1(x, y):
    print(x + y)

def func2(x, y):
    print((x ** 2 + y ** 2) ** 0.5)

pars = (3, 7)
func1(*pars)
func2(*pars)

Очень удобно использовать распаковку — внутри функции print:

def fibonacci(n):
    fib1, fib2 = 0, 1
    for i in range(n):
        fib1, fib2 = fib2, fib1 + fib2
        yield fib1
print(*fibonacci(10))

Также при помощи распаковки можно передавать числовые параметры из стандартного ввода в функцию в одну строчку:

def max(a, b, c):
    return max(max(a, b), c)
print(max(*map(int, input().split())))

Генераторы и рекурсия

def abc_gen(n):
    if n == 0:
        yield ''
    else:
        for shorter in abc_gen(n - 1):
            yield 'a' + shorter
            yield 'b' + shorter
print(*abc_gen(4))
>>>
aaaa baaa abaa bbaa aaba baba abba bbba aaab baab abab bbab aabb babb abbb bbbb