Python生成器函数：如何创建无限序列和迭代器？

在Python中，生成器是一种特殊的函数，它可以通过 yield 语句产生一个序列的值，而不是返回一个值。生成器函数在被调用时返回一个生成器对象，这个对象可以用来迭代产生序列中的每个值。

生成器函数有几个特点：

1. 生成器函数使用关键字 yield 来返回一个值，并暂停函数的执行。

2. 每次调用生成器的 next() 方法，都会从上次暂停的地方继续执行函数，直到遇到下一个 yield 语句。

3. 当生成器函数执行完所有的 yield 语句后，会抛出 StopIteration 异常，表示迭代结束。

下面是一个简单的生成器函数，它可以无限地产生自然数序列：

def natural_numbers():
    n = 1
    while True:
        yield n
        n += 1

使用这个生成器函数，我们可以创建一个无限的自然数序列迭代器，并使用 for 循环打印前 10 个自然数：

numbers = natural_numbers()
for i in range(10):
    print(next(numbers))

输出结果为：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

生成器函数还可以用来创建其他无限序列，比如斐波那契数列：

def fibonacci():
    a, b = 0, 1
    while True:
        yield b
        a, b = b, a + b

同样地，我们可以使用这个生成器函数来创建一个无限的斐波那契数列迭代器，并打印前 10 个斐波那契数：

fib = fibonacci()
for i in range(10):
    print(next(fib))

输出结果为：

1
1
2
3
5
8
13
21
34
55

生成器函数的主要优势在于它们节省内存空间，因为它们只在需要的时候生成值，而不是提前生成所有的值。这使得生成器函数非常适合处理大数据量或无限序列的情况。

除了使用 yield 语句来创建生成器函数，我们还可以使用生成器表达式来创建生成器对象。生成器表达式是一种类似于列表推导式的语法，但它返回的是一个生成器对象，而不是一个列表。下面是一个使用生成器表达式创建无限自然数序列的例子：

numbers = (n for n in range(1, float('inf')))

我们可以像使用生成器函数一样使用这个生成器对象，来迭代产生自然数序列中的每个值。

总结来说，生成器函数是一种可以产生序列值的特殊函数，通过 yield 语句来返回值并暂停执行。使用生成器函数可以方便地创建无限序列和迭代器，从而节省内存空间并提高程序的效率。