Wyrażenia generatorowe

Wyrażenie generujące (generator expression) przypomina wyrażenie listowe, ale używa nawiasów okrągłych zamiast kwadratowych. Różnica w działaniu jest jednak kluczowa: nie buduje ono listy w pamięci, lecz produkuje elementy na żądanie (on-demand), po jednym na raz.

gen = (n * n for n in range(1_000_000))
# natychmiastowe działanie, stała pamięć: nie wykonano jeszcze żadnych obliczeń

list_comp = [n * n for n in range(1_000_000)]
# alokuje w pamięci 1 milion liczb całkowitych

Leniwa ocena (lazy evaluation)

Generator nie wykonuje żadnej pracy, dopóki ktoś nie zażąda kolejnej wartości:

gen = (n * n for n in range(5))
next(gen)    # 0    (obliczone w tym momencie)
next(gen)    # 1
next(gen)    # 4
# ... i tak dalej, aż do zgłoszenia StopIteration

Generator ulega wyczerpaniu: po skonsumowaniu wszystkich elementów pozostaje pusty na zawsze. Aby użyć go ponownie, musisz go utworzyć na nowo.

Kiedy używać

Gdy przekazujesz wyniki do funkcji, która konsumuje je sekwencyjnie:

total = sum(n * n for n in range(1_000_000))
# brak listy pośredniej, stałe zużycie pamięci

Funkcje takie jak sum, any, all, max, min, "".join(...) przyjmują generatory. Jeśli funkcja zewnętrzna przyjmuje tylko jeden argument, możesz pominąć nawiasy samego wyrażenia generującego:

sum((n * n for n in range(10)))    # OK
sum(n * n for n in range(10))      # IDENTYCZNE działanie, bardziej czytelne

any i all: krótkie spięcie (short-circuit)

Funkcje any(...) i all(...) przerywają iterację, gdy tylko znają ostateczny wynik. W przypadku generatora kolejne elementy nie są wtedy nawet obliczane.

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

Wzorzec: leniwy rurociąg (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

Brak list pośrednich, nawet przy olbrzymich plikach wejściowych.

Konsumowanie generatorów za pomocą sum, any, all

Wyrażenia generujące doskonale nadają się do bezpośredniego przekazywania do funkcji konsumujących obiekty iterowalne, takich jak sum(), any() czy all(). W takim przypadku możesz pominąć zewnętrzne nawiasy wyrażenia generującego, pisząc po prostu:

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

Pozwala to zachować czysty kod i wysoką wydajność pamięciową.

Spróbuj sam

Ćwiczenie powtórzeniowe

Dodatkowe wyzwanie