Какое отличие между генератором и обычной функцией?

Генератор и обычная функция в Python имеют ряд ключевых отличий, касающихся способа их выполнения, хранения данных и использования памяти. Вот основные различия:

Выполнение:

• Обычная функция: Выполняется от начала до конца при каждом вызове. После выполнения возвращает одно значение (или None, если явно не возвращает).
• Генератор: Выполняется только до первого оператора yield. Приостанавливает свое выполнение и "замораживает" свое состояние (значения переменных, точку выполнения). Когда вызывается метод next() (или используется в цикле for), генератор возобновляет выполнение с места остановки до следующего yield. Выполнение генератора заканчивается, когда он либо доходит до конца, либо встречает return, либо выбрасывает исключение.

Возврат значений:

• Обычная функция: Возвращает одно значение с помощью оператора return.
• Генератор: Возвращает последовательность значений по одному, используя оператор yield. Каждый вызов yield производит следующее значение в последовательности.

Хранение состояния:

• Обычная функция: Не сохраняет состояние между вызовами. Каждый раз выполняется как новая.
• Генератор: Сохраняет свое состояние между вызовами. Значения локальных переменных, позиция внутри функции - все это "запоминается". Это позволяет генератору выдавать последовательность значений постепенно.

Использование памяти:

• Обычная функция: Обычно, для генерации последовательности значений (например, списка) необходимо сгенерировать все элементы и сохранить их в памяти.
• Генератор: Генерирует значения "на лету", по запросу. Это означает, что в памяти одновременно хранится только одно значение, которое возвращает генератор. Это делает генераторы очень эффективными для работы с большими последовательностями данных, которые не помещаются в память целиком.

Примеры:

• Обычная функция:

  
  def square_numbers(n):
      result = []
      for i in range(n):
          result.append(i * i)
      return result
  
  numbers = square_numbers(5) # Создается список [0, 1, 4, 9, 16] в памяти
                  

• Генератор:

  
  def square_numbers_generator(n):
      for i in range(n):
          yield i * i
  
  numbers = square_numbers_generator(5) # Не создает список в памяти
  for num in numbers: # Значения вычисляются по мере необходимости
      print(num)
                  

Когда использовать генераторы:

• Когда нужно обработать большой объем данных, который не помещается в память.
• Когда нужно создать последовательность значений "лениво" (то есть, вычислять значения только тогда, когда они необходимы).
• Когда нужно упростить код, который генерирует последовательность значений.