Generator-Ausdrücke

Eine Generator Expression (Generatorausdruck) ähnelt einer List Comprehension, verwendet jedoch runde Klammern anstelle von eckigen Klammern. Der Unterschied ist enorm: Sie baut keine Liste im Speicher auf, sondern erzeugt Elemente bei Bedarf (on-demand), einzeln nacheinander.

gen = (n * n for n in range(1_000_000))
# sofort, konstanter Speicher: noch keine Berechnung durchgeführt

list_comp = [n * n for n in range(1_000_000)]
# belegt Speicher für 1 Mio. Ganzzahlen

Laziness (Verzögerte Auswertung)

Der Generator tut nichts, bis jemand nach dem nächsten Wert fragt:

gen = (n * n for n in range(5))
next(gen)    # 0    (jetzt berechnet)
next(gen)    # 1
next(gen)    # 4
# ... und so weiter, bis StopIteration

Er erschöpft sich: Nach dem Konsumieren aller Elemente ist er für immer leer. Um ihn wiederzuverwenden, musst du ihn neu erstellen.

Wann man Generator Expressions verwendet

Wenn du die Ergebnisse an eine Funktion übergibst, die sie nacheinander konsumiert:

total = sum(n * n for n in range(1_000_000))
# keine Zwischenliste, konstanter Speicher

sum, any, all, max, min, "".join(...) akzeptieren alle Generatoren. Wenn die äußere Funktion nur die Aufrufklammern benötigt, kannst du die eigenen Klammern des Generators weglassen:

sum((n * n for n in range(10)))    # OK
sum(n * n for n in range(10))      # IDENTISCH, lesbarer

any und all: Kurzschlussauswertung (Short-circuit)

any(...) und all(...) stoppen die Iteration, sobald sie die Antwort kennen. Mit einem Generator werden die nachfolgenden Elemente gar nicht erst berechnet.

nums = [1, 2, 3, 4, 5]
any(n > 3 for n in nums)    # True (stoppt bei 4)
all(n > 0 for n in nums)    # True
all(n > 2 for n in nums)    # False (stoppt bei 1)

Muster: Lazy Pipeline

righe = (linea.strip() for linea in testo.splitlines())
non_vuote = (r for r in righe if r)
prime_dieci = []
for r in non_vuote:
    prime_dieci.append(r)
    if len(prime_dieci) == 10:
        break

Keine Zwischenlisten, selbst bei riesigen Eingaben.

Konsumieren von Generatoren mit sum, any, all

Generator Expressions eignen sich hervorragend für die direkte Übergabe an Funktionen, die Iterables konsumieren, wie sum(), any() oder all(). In diesem Fall kannst du die äußeren Klammern der Generator Expression weglassen und einfach schreiben:

squares_sum = sum(x**2 for x in range(10))

Dies hält deinen Code sauber und äußerst speichereffizient.

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Wiederholungsübung

Zusätzliche Herausforderung