В информатике генератор — это подпрограмма , которая может возвращать очередное значение и автоматически сохранять и возобновлять своё состояние для возврата следующего значения.

Генератор похож на функцию, возвращающую массив , поскольку он имеет параметры , может быть вызван и возвращает последовательность значений. Однако выполнение генератора не является непрерывным . Вместо того, чтобы создавать массив, содержащий все значения, и возвращать их в виде единой сущности, генератор возвращает значения по одному, что требует меньше памяти и позволяет вызывающему объекту немедленно приступить к обработке первых нескольких значений.

Генераторы, также известные как полусопрограммы , являются частным случаем сопрограмм . Однако, в отличие от классических сопрограмм, передающих управление в произвольную сопрограмму, генераторы возвращают управление вызывающей стороне при возврате значения.

Использование

Генераторы обычно выполняются внутри циклов . Однако, например, в языке программирования Icon все выражения являются генераторами , то есть могут исполняться вне контекста традиционных циклических конструкций. При первом вызове генератора в цикле создается объект , который инкапсулирует состояние подпрограммы генератора в начале её выполнения с аргументами, соответствующими требуемым параметрам. Далее тело генератора выполняется до тех пор, пока не будет встречен специальный оператор yield . Значение, указанное в операторе yield , используется в качестве возвращаемого значения. При последующих итерациях выполнение тела генератора возобновляется после оператора yield , пока не встретится следующий yield . Помимо yield , выполнение тела генератора также может быть прекращено оператором break , когда завершается цикл, заключающий в себе вызов генератора.

Поскольку генераторы вычисляют возвращаемые значения только по необходимости, они полезны для представления потоков данных , например, последовательностей, которые было бы затруднительно или невозможно вычислить сразу. К ним относятся в том числе бесконечные последовательности и потоки данных в реальном времени.

Значение, возвращаемое генератором, при необходимости может быть преобразовано в список . Например, в Python генератор g может быть преобразован в список l при помощи l = list(g) .

Примеры

Java

Java предоставляет стандартный интерфейс для реализации итераторов. Также, начиная с Java 5 конструкция foreach позволяет перебирать в цикле объекты, предоставляемые интерфейсом java.lang.Iterable .

record Pair(int a, int b) {};

Iterable<Integer> myIterable = Stream.iterate(new Pair(1, 1), p -> new Pair(p.b, p.a + p.b))
        .limit(10)
        .map(p -> p.a)::iterator;

myIterable.forEach(System.out::println);

С#

Начиная с версии 2.0, C# также поддерживает генераторы

// Метод, принимающий на вход итерируемые данные (например, список)
// и возвращающий все четные числа.
public static IEnumerable<int> GetEven(IEnumerable<int> numbers)
{
    foreach (int number in numbers)
    {
        if ((number % 2) == 0)
        {
            yield return number;
        }
    }
}

Возможно использование нескольких операторов yield return . Они будут применены последовательно при каждой итерации:

public class CityCollection : IEnumerable<string>
{
    public IEnumerator<string> GetEnumerator()
    {
        yield return "New York";
        yield return "Paris";
        yield return "London";
    }
}

Python

Генераторы были добавлены в Python в версии 2.2 в 2001 году. Пример генератора:

from typing import Iterator

def countfrom(n: int) -> Iterator[int]:
    while True:
        yield n
        n += 1

# Вывод целых чисел от 10 до 20.
# Обратите внимание, что эта итерация завершается нормально, несмотря на то, что
# countfrom() представляет собой бесконечный цикл.

for i in countfrom(10):
    if i <= 20:
        print(i)
    else:
        break

# Следующий генератор возвращает простые числа неограниченное количество раз
import itertools

def primes() -> Iterator[int]:
    yield 2
    n = 3
    p = []
    while True:
         # Если n при делении на все числа в p вплоть до sqrt(n)
         # дает ненулевой остаток, то n — простое число.
         if all(n % f > 0 for f in itertools.takewhile(lambda f: f * f <= n, p)):
            yield n
            p.append(n)
        n += 2

Начиная с версии 3.3 Python поддерживает выражение yield from , позволяющее генератору делегировать часть своих операций другому генератору или итерируемому объекту.

См. также

• Итератор
• Ленивые вычисления

Примечания

Ссылки

• (неопр.) . Дата обращения: 11 марта 2023. 19 февраля 2023 года.
• (неопр.) . Дата обращения: 11 марта 2023. 7 июля 2022 года.