Как с помощью `yield` можно реализовать ленивые вычисления?

Ленивые вычисления (lazy evaluation) - это стратегия вычислений, при которой вычисления откладываются до тех пор, пока их результат действительно не понадобится. В Python, генераторы и ключевое слово yield играют важную роль в реализации ленивых вычислений.

Вот как yield помогает реализовать ленивость:

1. Генераторы не вычисляют все сразу: Когда функция содержит yield, она становится генератором. Вместо возврата значения, генератор возвращает объект-итератор. Код внутри генератора не выполняется сразу.
2. Вычисления происходят при итерации: Код внутри генератора выполняется только тогда, когда мы начинаем итерироваться по итератору (например, с помощью цикла for или функции next()). При каждом вызове next(), генератор возобновляет свою работу с места, где он остановился в прошлый раз (то есть, после последнего yield), выполняет код до следующего yield и возвращает значение, указанное после yield.
3. Экономия памяти и времени: Это позволяет обрабатывать большие объемы данных, которые могут не поместиться в памяти целиком, или производить сложные вычисления только тогда, когда это необходимо. Если результат вычисления никогда не понадобится, он никогда и не будет вычислен.

Пример:

def infinite_sequence():
  """Бесконечная последовательность чисел."""
  num = 0
  while True:
    yield num
    num += 1

# Создаем генератор
generator = infinite_sequence()

# Получаем только первые 5 чисел
for i in range(5):
  print(next(generator))  # Вычисление происходит только при вызове next()

# Вывод:
# 0
# 1
# 2
# 3
# 4
  

В этом примере функция infinite_sequence() создает бесконечную последовательность чисел. Если бы мы попытались создать список всех этих чисел сразу, мы бы получили ошибку нехватки памяти. Однако, с помощью yield мы можем получать числа по одному, по мере необходимости, что делает вычисления ленивыми и эффективными.

Таким образом, yield позволяет функциям возвращать итераторы, которые вычисляют значения только при необходимости, что является ключевой характеристикой ленивых вычислений.