【脱python初心者】リストではなくジェネレータを使う方法

Pythonは非常に優れたプログラミング言語ですが，処理速度が遅いというデメリットがあります

あなたもPythonで容量の大きいリストを使った際に，処理が遅いなと感じたことはないでしょうか？

その解決策として，Pythonではジェネレータがあります

本記事では，リストの場合と比較しながらジェネレータの使い方，メリットを簡単に解説し，ジェネレータを複数扱う方法についても解説します

ジェネレータとは？

ジェネレータは関数の一種で，generator iteratorという配列を返し，yield式を含んでいます

一般的な関数との違いは，呼び出しのたびに新たに開始せず，実効状態を記憶するところです

途中で処理が中断した後に再度処理を開始すると，中断したところから再開します

メリット

上記の説明では意味が分からなくても問題ありません

まずはメリットを抑えましょう

デメリット

ジェネレータはメリットもありますが，デメリットもあります

デメリットがわかれば，次は使い方を見ていきましょう

ジェネレータを使ってリストの各要素に処理をする

リストの各要素に対して処理を実行し，新しいリストを返すような場合を考えます

ジェネレータなしとありの場合を比較して使い方を解説します

ジェネレータなし

return_list関数は，numsでリストで受け取り，resultというリストを返します

def return_list(nums:list):
    result = []
    for i in nums:
        result.append(i*i)
    return result

my_nums = return_list([1, 2, 3, 4, 5])
print(my_nums)
# [1, 4, 9, 16, 25]

ジェネレーターあり

ジェネレータでは，returnではなくyieldを用いて値を返します

返値は，generator iteratorで，配列的ななにかになります．

そのため，最終的にlist()やtuple()，set()と任意の配列に直すと使いやすくなります．

またリストを使った場合との差異は，空リストを作成しない，appendがないことです

def return_generator(nums:list):
    for i in nums:
        yield i*i

my_nums = return_generator([1, 2, 3, 4, 5])
print(list(my_nums))
# [1, 4, 9, 16, 25]

内包表記でジェネレータを生成する

これまで関数での処理を行ってきましたが，内包表記でジェネレータを使い場合について解説します

実はかなり簡単にgeneratorを生成でき，[] → ()とするだけです

list_nums = [x*x for x in [1, 2, 3, 4, 5]]

generator_nums = (x*x for x in [1, 2, 3, 4, 5])

print(list_nums)
print(list(generator_nums))
# [1, 4, 9, 16, 25]

複数のジェネレータを扱うための yield from の使い方

複数のジェネレーターを扱う際に，yield fromを使ってより簡潔にコードを記述できます

最も簡単なyield fromの使い方をまずは紹介します

イテレーターの要素を返すジェネレーター関数です

def foo(nums):
    yield from nums

print(list(foo([1, 2, 3, 4, 5])))
# [1, 2, 3, 4, 5]

yield from で他のジェネレーターを扱う

他のジェネレータを扱うこともできます

yield from generator() の形で他のジェネレーターをぶち込みます

def from_foo(nums):
    yield from foo(nums)

print(list(from_foo([1, 2, 3, 4, 5])))
# [1, 2, 3, 4, 5]

yield from で複数のジェネレーターを扱う

複数のジェネレーターを扱う場合はyieldを増殖させれば完了です

def poo(nums):
    for num in nums:
        yield num*num

def from_foo(nums):
    yield from foo(nums)
    yield from poo(nums)

print(list(from_foo([1, 2, 3, 4, 5])))
# [1, 2, 3, 4, 5, 1, 4, 9, 16, 25]

yield from を使わないと以下のようになります

def from_foo(nums):
    for num in nums:
        yield num
    for num in nums:
        yield num*num

print(list(from_foo([1, 2, 3, 4, 5])))
# [1, 2, 3, 4, 5, 1, 4, 9, 16, 25]

参考文献

Python documentation

Glossary >>>, The default Python prompt of the interactive shell. Often seen for code examples which can be executed interactively in the interpreter.,,…, Can refer to…

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