当 l 是生成器时无法测试“x in l”

Question

问题

我试图理解列表理解和生成器表达式之间的区别：

x = 25

if x in [i**2 for i in range(100)]:
    print('list version: {} is a square!'.format(x))
# list version: 25 is a square!

if x in (i**2 for i in range(100)):
    print('generator version: {} is a square!'.format(x))
# generator version: 25 is a square!

当调用一次时，它们似乎都在做同样的事情。所以没有区别？

然后我循环尝试它们：

l = [i**2 for i in range(100)]
g = (i**2 for i in range(100))

print('list version')
for x in range(20, 51):
    if x in l:
        print('{} is a square!'.format(x))
# list version
# 25 is a square!
# 36 is a square!
# 49 is a square!

print('generator version')
for x in range(20, 51):
    if x in g:
        print('{} is a square!'.format(x))
# generator version
# 

在生成器版本中，没有找到正方形。为什么？生成器和列表有什么区别？

上下文

我正在尝试解决以下问题：给定一个数字n (n > 0)，我必须生成最小的平方数N (N > 0)，这样n + N 也是一个完美的平方。如果没有收到响应，返回-1。

我有以下代码：

def solve(n):
    # l = [i**2 for i in range(10**2)]
    l = (i**2 for i in range(10*4))
    r = -1
    for i in l:
        if n + i in l:
            return i
        else:
            r = -1
    return r

当我使用列表理解 l = [i**2 for i in range(10**2)] 时它有效，但当我使用生成器 l = (i**2 for i in range(10*4) 时无效。

我在 Python 可视化工具中验证了这段代码，如果我使用生成算法，它不会进入循环。

你能帮帮我吗？

Answer 1

了解生成器

列表是一种数据结构：列表中的元素存储在内存中，可以随意查看、修改、添加或删除。

相比之下，生成器是lazy 结构。生成器中的元素在查看时会生成和使用。它们不会更早生成，以后也不会重新生成。我们来看一个例子：

# lists
>>> l = [i**2 for i in range(5)]
>>> l
[0, 1, 4, 9, 16]
>>> l
[0, 1, 4, 9, 16]
>>> l
[0, 1, 4, 9, 16]

# generators
>>> g = (i**2 for i in range(5))
>>> g
<generator object <genexpr> at 0x7fbec28e5970>
>>> next(g)
0
>>> next(g)
1
>>> next(g)
4
>>> list(g)
[9, 16]
>>> list(g)
[]
>>> list(g)
[]

最初，g 已准备好生成所有元素 0,1,4,9,16。但是每个元素只会生成一次。一旦我们看到了 0、1 和 4，我们就不会再看到它们了。当我们在已经看到前三个元素之后调用list(g) 时，我们会得到一个仅包含最后两个元素的列表。如果我们在此之后再次尝试调用list(g)，我们会得到一个空列表，因为没有剩余的元素可以生成。

在您的代码中，您使用运算符in 来测试元素是否在生成器中。一起玩in：

>>> g = (i**2 for i in range(5))
>>> 4 in g
True
>>> 9 in g
True
>>> 1 in g
False
>>> 16 in g
False
>>> 4 in g
False

发生了什么？首先，g 已准备好生成 0,1,4,9,16。然后我们问是否4 in g？所以生成了前三个元素，并找到了4：我们得到了答案True，现在g 只剩下两个元素要生成了。然后我们问：9 in g?又生成了一个元素，找到了 9，我们得到了答案 True，现在 g 只剩下一个要生成的元素了。那我们问1 in g？由于没有剩下要生成的1，所以剩余的所有元素都生成了，没有找到1。我们得到了答案False，现在g 已经筋疲力尽了。现在，我们提出的任何问题都会得到答案False：g 中什么都没有。

相关文档

我建议阅读the python tutorial, and its section on iterators and generators。