Pythonジェネレーターの書き方

イテレータはPythonで重要な役割を果たします。これらを使用すると、反復可能なオブジェクトを作成できます。これは、forinループを介してアクセスできるデータを格納するための優れた方法です。

イテレータの問題は、イテレータを構築するのに多くの作業が必要になることです。それらは便利ですが、1つを機能させるには多くのコードを作成する必要があります。ジェネレータはこの問題の解決に役立ちます。

このガイドでは、Pythonジェネレーターとは何か、なぜそれらを使用する必要があるのか​​について説明します。また、Pythonでジェネレーターを実装して、それらがどのように機能するかを理解できるようにします。

面倒なことはせずに、始めましょう！

ジェネレーターとは何ですか？

ジェネレーターは、Pythonでイテレーターを作成する簡単な方法です。これは、反復できるオブジェクトを返す関数です。

ジェネレータはしばしばシンタックスシュガーと呼ばれます。これは、必ずしもPythonに新しい機能が追加されるとは限らないためです。これらは、コードをより効率的にするのに役立ちます。

イテレータと同様に、ジェネレータを反復処理できるのは1回だけです。これは、ジェネレーターが繰り返された回数を追跡し、リセットできないためです。

Pythonイテレータを見てみましょう。

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平均的なブートキャンプの卒業生は、ブートキャンプの開始から最初の仕事を見つけるまで、キャリアの移行に6か月も費やしませんでした。

class Cookies:
	def __init__(self, value):
		self.value = value

	def __iter__(self):
		return self

	def __next__(self):
		return self.value

このコードは、Cookiesと呼ばれるイテレータを作成します。このイテレータを介してデータを渡すと、データは反復可能なオブジェクトに変換されます。これは、forinループを使用してデータをループできることを意味します。このコードを見て、本当に長いと思うなら、それはそうだからです。

ジェネレーターは、このコードを短縮するのに役立ちます。上記のイテレータのジェネレータを作成しましょう。

def cookies(value):
	while True:
		yield value

コードのサイズが大幅に縮小されました。これがどのように機能するかについて説明しましょう。

ジェネレーターは、returnステートメントの代わりにyieldキーワードを持つ関数です。 Yieldステートメントは、関数から値を返します。

yieldステートメントとreturnステートメントの違いは、returnステートメントは関数の実行を停止するのに対し、yieldステートメントは関数を一時停止して反復を続行することです。

単純なジェネレーター関数を繰り返してみましょう。

for cookie in cookies("Raspberry"):
	print(cookie)

私たちのコードは次を返します：

ラズベリー

ラズベリー

…

このコードは、プログラムを停止するまで繰り返されます。これは、whileを使用したためです。 永久に実行されるループ。ほとんどの場合、これはあまり役に立ちません。アクションが実行されたときに停止するジェネレーターを作成しましょう。

Pythonジェネレーターの書き方

コンソールに出力するCookieのリストがあります。このリストは次のようになります。

[“Raspberry”, “Choc-Chip”, “Cinnamon”, “Oat”]


これらをコンソールに出力するために、単純なジェネレーターを作成できます。新しいPythonファイルを開き、次のコードを貼り付けます。

def print_cookies(cookies):
	length = len(cookies)
	for cookie in range(0, length):
yield cookies[cookie]

ジェネレータは、指定したリスト内のすべてのCookieを調べ、各Cookieを個別に返します。このジェネレーターはまだ機能していません。 forループを使用して反復処理する必要があります。

cookie_list = ["Raspberry", "Choc-Chip", "Cinnamon", "Oat"]

for c in print_cookies(cookie_list):
	print(c)

cookie_listという配列を定義しました 4つのCookieのリストを格納します。次に、ジェネレーターを使用してcookie_listの値を反復処理するforループを設定しました。 。

forループの反復ごとに、生成されたオブジェクトがコンソールに出力されます。

ラズベリー

チョコチップ

シナモン

オーツ麦

やりました！このジェネレーターは、変数cookie_listの各値まで値を返します。 繰り返されました。

ジェネレータにはさまざまなユースケースがあります。合計したい注文価格のリストがあるとしましょう。次のコードを使用してこれを行うことができます。

def total_orders(orders):
	length = len(orders)
	total = 0
	for o in range(0, length):
		total += orders[o]
		yield total

このジェネレーターは、リスト内のすべての注文の値の現在の合計を保持します。各アイテムが繰り返された後、ジェネレーターは注文の現在の合計値を生成します。ジェネレーターを使用するforループを書いてみましょう。

order_list = [2.30, 2.50, 1.95, 6.00, 7.50, 2.15]

for order in total_orders(order_list):
	print(order)

私たちのコードは次を返します：

2.3

4.8

6.75

12.75

20.25

22.4

ジェネレーターは、order_list変数内のすべての注文の累積値を計算しました。リストを繰り返すたびに、新しい累積値が返されます。

ジェネレータ式の書き方

ジェネレーターは、イテレーターよりも作成がすでに簡単です。ジェネレーター式のおかげで、よりクリーンなコードを書くための私たちの探求を止める必要はありません。

ジェネレータ式はリスト内包に似ています。ジェネレータ式は、ジェネレータのように、一度に1つのアイテムを生成します。これは、リスト全体を一度に生成するリスト内包表記とは異なります。

Cookieの例のジェネレーターを書いてみましょう。

cookie_list = ["Raspberry", "Choc-Chip", "Cinnamon", "Oat"]

cookie_generator = (cookie for cookie in cookie_list)

変数cookie_listでCookieのリストを定義しました 。次に、ジェネレータ式を作成します。この式はリスト内包表記の構文を使用しますが、大きな違いが1つあります。リスト内包表記は角かっこで定義されますが、ジェネレーターは丸かっこで定義されます。

式を反復処理するforループを作成しましょう。

for cookie in cookie_generator:
	print(cookie)

私たちのコードは次を返します：

ラズベリー

チョコチップ

シナモン

オーツ麦

このジェネレーターの応答は、最初の例の応答と同じです。構文が大幅に明確になりました。

ジェネレータ式を使用して宣言されたジェネレータを反復処理する場合、それを関数として呼び出さないことに注意することが重要です。 cookie_generator ジェネレータは入力値を受け入れません。cookie_listを反復処理するために必要なコードがすでに含まれています。 リスト。

単純な関数を実行するジェネレーターを作成する必要がある場合にのみ、ジェネレーター式の構文を使用する必要があります。値のリストを印刷することは良い例です。リスト内の値に特定の数値を掛けることも良い例です。

これは、ジェネレータ式の構文は明確ですが、主に1行の式用に設計されているためです。ジェネレーターが複数行のコードを使用する場合は、この記事の前半で説明した構文を使用して、ジェネレーター関数として記述してください。

ジェネレーターが使用される理由

ジェネレーターが使用される主な理由は、ジェネレーターがイテレーターよりも簡潔であるためです。

ジェネレーターは関数のようなものであり、動作するために__init __、__ iter __、または__next__ステートメントは必要ありません。これは、これら3つのステートメントすべてを必要とするイテレータとは異なります。この動作は、イテレータを作成する場合よりも大幅に少ないコード行でジェネレータを実装できることを意味します。

さらに、ジェネレータはメモリの使用に効率的です。ジェネレーターは一度に1つのアイテムのみを生成します。結果を返す前に、メモリ内にシーケンス全体を作成することはありません。これにより、大量のデータのリストを反復処理する必要がある場合に、ジェネレーターが非常に実用的になります。

これが機能する方法は、イテレータが遅延評価方法を使用することです。それらは、そのアイテムが要求されたときにのみ、反復可能なオブジェクトの次の要素を生成します。

結論（および挑戦）

ジェネレーターを使用すると、よりPythonicのイテレーターを作成できます。

ジェネレータを使用すると、__ init __、__ iter __、または__next__ステートメントを記述しなくても、イテレータプロトコルを使用してオブジェクトを簡単に記述できます。ジェネレーターは関数として定義されます。彼らはyieldステートメントを使用してジェネレーターを停止し、通常の操作に戻る前に値をメインプログラムに戻します。

課題を探している場合は、次のアイデアがあります。

• 文字列を反転するジェネレータを作成します。
• 値のリストから特定の単語を含む値のみを返すジェネレーターを作成します。
• リスト内のすべての数値に2を掛けるジェネレーターを作成します。

詳細については、Pythonイテレータの作成方法と使用方法に関するチュートリアルをご覧ください。これで、エキスパートのようにPythonでジェネレーターを操作する準備が整いました。