python - 以函数式风格制作的 Conjoin 函数

Question

最近在看Python "Functional Programming HOWTO" ，我遇到了那里提到的 test_generators.py 标准模块，我在其中找到了以下生成器:

# conjoin is a simple backtracking generator, named in honor of Icon's
# "conjunction" control structure.  Pass a list of no-argument functions
# that return iterable objects.  Easiest to explain by example:  assume the
# function list [x, y, z] is passed.  Then conjoin acts like:
#
# def g():
#     values = [None] * 3
#     for values[0] in x():
#         for values[1] in y():
#             for values[2] in z():
#                 yield values
#
# So some 3-lists of values *may* be generated, each time we successfully
# get into the innermost loop.  If an iterator fails (is exhausted) before
# then, it "backtracks" to get the next value from the nearest enclosing
# iterator (the one "to the left"), and starts all over again at the next
# slot (pumps a fresh iterator).  Of course this is most useful when the
# iterators have side-effects, so that which values *can* be generated at
# each slot depend on the values iterated at previous slots.

def simple_conjoin(gs):

    values = [None] * len(gs)

    def gen(i):
        if i >= len(gs):
            yield values
        else:
            for values[i] in gs[i]():
                for x in gen(i+1):
                    yield x

    for x in gen(0):
        yield x

我花了一段时间才明白它是如何工作的。它使用可变列表 values 来存储迭代器产生的结果，N+1 迭代器返回 values，它遍历整个迭代器链。

当我在阅读函数式编程时偶然发现这段代码时，我开始考虑是否可以使用函数式编程(使用 itertools module 中的函数)重写这个连词生成器。有很多以函数式风格编写的例程(只需看一下食谱部分的 this 文章的末尾)。

但是，不幸的是，我还没有找到任何解决方案。

那么，是否可以仅使用 itertools module 使用函数式编程来编写这个连词生成器？ ？

谢谢

Answer 1

这似乎有效，而且它仍然很懒惰:

def conjoin(gs):
    return [()] if not gs else (
        (val,) + suffix for val in gs[0]() for suffix in conjoin(gs[1:])
    )

def range3():
    return range(3)

print list(conjoin([range3, range3]))

输出:

[(0, 0), (0, 1), (0, 2), (1, 0), (1, 1), (1, 2), (2, 0), (2, 1), (2, 2)]

显示可变状态的示例用法:

x = ""
def mutablerange():
    global x
    x += "x"
    return [x + str(i) for i in range(3)]

print list(conjoin([range3, mutablerange]))

输出:(观察'x'的数量增加)

[(0, 'x0'), (0, 'x1'), (0, 'x2'), (1, 'xx0'), (1, 'xx1'), (1, 'xx2'), (2, 'xxx0'), (2, 'xxx1'), (2, 'xxx2')]

如果我们使用 itertools.product:

x = ""
print list(itertools.product(range3(), mutablerange()))

结果如下:

[(0, 'x0'), (0, 'x1'), (0, 'x2'), (1, 'x0'), (1, 'x1'), (1, 'x2'), (2, 'x0'), (2, 'x1'), (2, 'x2')]

因此，可以清楚地看到，itertools.product 缓存了迭代器返回的值。