使用生成器 Python 创建斐波那契函数

在计算机科学中，斐波那契数列是一个经典的数列，用于研究递归数列问题和拟合自然界某些现象。斐波那契数列定义如下：

F(0) = 0
F(1) = 1
F(n) = F(n-1) + F(n-2) (n>=2)

这个数列从0和1开始，后续的数值等于前两个数值的和。因此，前几项如下：

0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233...

本文将介绍如何使用Python生成器函数来创建斐波那契数列，这种方法将节省大量的内存空间。

版本需求

为了能够运行本文中的代码，您需要使用Python 2.2或更高版本或Python 3.0或更高版本。

生成器函数

Python中，生成器是一种特殊的函数，其包含yield语句。生成器函数yield一个值并在暂停时挂起状态，这使得调用代码可以保留函数的当前状态并在需要时恢复该状态。

创建一个生成器函数非常简单。在Python中，显式生成下一个值的公式是没有必要的，因为生成器会在每个yield语句执行后自动挂起并返回到调用者。下一个值的计算将在下次调用时继续。

下面的代码片段中，我们将使用生成器函数来创建斐波那契数列。

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

以上代码创建了一个名为fib()的生成器函数。该函数使用while循环生成斐波那契数列，每次yield语句返回一个值。在代码中，我们使用了Python的元组解包来同时更新a和b的值。代码会一直运行，直到该函数被显式停止或程序结束为止。

使用生成器将斐波那契数列定义为一个函数意味着我们可以通过访问函数来访问数列中的值。这仅仅需要用for循环来实现。例如，假设我们想访问前20个斐波那契数，以下代码将获取数列的前20个数字，然后将它们打印出来。

>>> f = fib()
>>> for i in range(20):
...     print(next(f))
...
0
1
1
2
3
5
8
13
21
34
55
89
144
233
377
610
987
1597
2584
4181

通过Python 生成器，我们可以很容易的实现斐波那契数列的创建。

结论

本文介绍如何创建斐波那契数列的生成器函数。我们使用Python的元组解包来同时更新两个变量的值，并使用了while循环来生成数列。最后，我们使用for循环来访问数列中的每个值。使用生成器这种方法将节省大量的内存空间。

此外，要注意的是，当您使用生成器时，应始终使用python内置的next()函数来“推測”斐波那契数值，而不是使用for循环来预先计算所有值。这是因为当您处理的数据集非常大时，在内存方面将会成为一个瓶颈，会影响Python解释器的性能。