懒惰评估地图

Question

我最近读到map了Python 3的一个好处是它很懒。那就更好了

map(lambda x: x**2, range(10**100))

而不是

[x**2 for x in range(10**100)]

我很好奇的是如何使用这种懒惰。如果生成映射对象，例如，如何访问生成的操作/列表中的特定元素。在map我所见过的几乎所有文档中，他们都会做类似print(map(...))或的事情for i in map(...)（据我所知），它放弃了惰性概念，因为它隐式将地图转换为列表。

我想我正在寻找的是能够以与range我可以懒惰地懒惰x = range(10**100)地生成地图对象类似的方式使用地图对象的能力，并且可以在x[10000]没有巨大计算量的情况下懒惰地生成地图对象。

如果这个概念不存在，那么map懒惰有什么好处？如果您始终需要将其转换为某些非惰性对象（如列表），那么为什么map惰性是重要的呢？

Answer 1

您在这里比较苹果和桔子。range是 不是
只是一个懒惰的迭代。它是一个特定的对象，其内容满足特定的法律，该法律允许支持许多操作而无需在内存中实际构建巨大的序列。这是因为的第n个元素range基本上只是start + n*step（模stop，符号等）

但是map它 意味着 可以使用 任何 功能f。特别是功能可能具有共享/全局状态，这已经失去了在map(f, something)[100]不执行100个功能调用的情况下能够执行的任何机会。不这样做会破坏结果的 正确性 。

map“懒惰”只是意味着它不会立即生成完整的结果列表，而是等待您要求下一个结果，然后再调用f并产生它。这样可以避免在代码中生成不必要的列表，例如：

for x in map(f, iterable):
    # do something with x

如果map急切的话iterable，html" target="_blank">执行循环将消耗两倍的内存，而懒惰map的话，所需的唯一空间x基本上是。

此外，它可以调用map的 无限iterables
一样count()。这显然导致程序永无休止地做某事，或者在某个时候您可以停止调查map。渴望map不能处理这种情况。

如果您想使用仅适用于纯功能并且允许随机访问的受限映射，则可以编写自己的类：

class PureMap:
    def __init__(self, function, sequence):
        self._f = function
        self._sequence = sequence

    def __iter__(self):
        return map(self._f, self._sequence)
    def __getitem__(self, i):
        return self._f(self._sequence[i])
    # etc.

但是，即使在这种情况下，您仍然会遇到一些问题：

1. 如果sequence实际上是iterable，则要获取第n个元素，则必须消耗前n个元素。之后，您必须将它们作为序列存储在类中，以备将来使用。但这已经违反了整件事的目的，因为这样做PureMap(f, sequence)[1000]需要您始终将1000元素存储在内存中， 即使它避免了对的999调用f。

2. 您要避免f在同一元素上多次调用。这意味着您还必须跟踪已计算出哪个元素，而未计算出哪个元素。

可以实现所需目标的唯一情况如下：

• 被调用的函数是纯函数
• 可迭代的参数类似于这样range，它允许随机访问而不必产生其他元素
• 您调用的函数很快，因此您可以在各种元素上重新计算它，而不必过多担心性能。

当所有这些假设都满足时，您可以拥有一个“像range”一样工作的地图对象。