파이썬 제너레이터(Generator) 이해하기: 개념과 사용 예제

파이썬 제너레이터(Generator) 이해하기: 개념과 사용 예제

파이썬의 제너레이터는 효율적인 반복을 위한 핵심 도구입니다. 이번 글에서는 제너레이터가 무엇인지, 그리고 파이썬에서 어떻게 사용하는지에 대해 알아보겠습니다.

▼ 목차

  1. 제너레이터의 정의
  2. 제너레이터의 필요성
  3. 파이썬에서의 제너레이터 사용법
  4. 제너레이터 만드는 방법
  5. 제너레이터 사용 예제

1. 제너레이터의 정의

제너레이터는 파이썬의 특별한 종류의 이터레이터입니다. 일반 이터레이터와는 다르게, 제너레이터는 모든 값이 미리 계산되지 않고, 요청에 따라 하나씩 값을 생성합니다.

2. 제너레이터의 필요성

제너레이터는 크게 두 가지 장점이 있습니다. 첫째, 제너레이터는 모든 값을 미리 계산하지 않기 때문에 메모리를 절약할 수 있습니다. 둘째, 제너레이터를 이용하면 반복 로직을 표현하기가 더 쉽습니다.

3. 파이썬에서의 제너레이터 사용법

제너레이터는 함수를 정의하는 과정에서 ‘yield‘ 키워드를 사용해 만들 수 있습니다. 이 함수를 호출하면 제너레이터 객체가 반환되고, 이 객체는 이터레이터 프로토콜을 따릅니다.


▼ 사용 예제

def simple_generator():
    yield 1  # 첫 번째 호출에 1을 반환
    yield 2  # 두 번째 호출에 2를 반환
    yield 3  # 세 번째 호출에 3을 반환

gen = simple_generator()  # 제너레이터 함수를 호출하여 제너레이터 객체를 생성
print(next(gen))  # 첫 번째 요소인 '1' 출력
print(next(gen))  # 두 번째 요소인 '2' 출력
print(next(gen))  # 세 번째 요소인 '3' 출력

위 코드는 간단한 제너레이터 함수를 정의하고 사용하는 예제입니다. 제너레이터 함수는 ‘yield’ 키워드를 포함하며, 이 함수를 호출하면 제너레이터 객체가 반환됩니다. 이 객체는 next() 함수로 하나씩 값을 꺼낼 수 있는 이터레이터입니다.

위의 제너레이터와 동일한 기능을 하는 이터레이터 코드를 작성하면 다음과 같습니다.


▼ 사용 예제

class SimpleIterator:
    def __init__(self):
        self.current = 1  # 현재값을 1로 설정

    def __iter__(self):
        return self  # 인스턴스 자신을 반환

    def __next__(self):
        if self.current <= 3:  # 현재값이 3 이하인 경우
            num = self.current  # 현재값을 num에 저장
            self.current += 1  # 현재값을 1 증가
            return num  # num을 반환
        else:
            raise StopIteration  # 더 이상 반환할 값이 없으면 StopIteration 예외 발생

it = SimpleIterator()  # 이터레이터 객체를 생성
print(next(it))  # 첫 번째 요소인 '1' 출력
print(next(it))  # 두 번째 요소인 '2' 출력
print(next(it))  # 세 번째 요소인 '3' 출력

제너레이터와 이터레이터의 가장 큰 차이점은 제너레이터는 ‘yield‘ 키워드를 사용하여 값을 하나씩 반환하고, 이터레이터는 ‘__next__()‘ 메소드에서 값을 직접 반환하거나 StopIteration 예외를 직접 발생시킨다는 점입니다. 또한 제너레이터는 함수 형태로 표현되며, 이터레이터는 보통 클래스 형태로 표현됩니다.

4. 제너레이터 만드는 방법

제너레이터를 만드는 방법은 크게 두 가지입니다. 첫째, 함수 안에 ‘yield‘ 키워드를 사용하는 방법이 있습니다. 이 방법은 함수가 호출될 때마다 yield 이후의 값이 반환되고, 함수의 실행 상태가 유지되는 특징이 있습니다. 둘째, 제너레이터 표현식을 사용하는 방법이 있습니다. 이 방법은 리스트 표현식과 비슷하지만, 대괄호 대신 괄호를 사용합니다.


▼ 예제 코드

# 제너레이터 함수
def count_up_to(n):
    i = 1
    while i <= n:
        yield i
        i += 1

# 제너레이터 표현식
gen_exp = (x**2 for x in range(10))

for number in count_up_to(5):
    print(number)  # 1부터 5까지 출력

for number in gen_exp:
    print(number)  # 0부터 81까지 제곱수 출력

위 예제 코드에서, 첫 번째 방법인 ‘count_up_to’ 함수는 입력받은 수까지 숫자를 생성하는 제너레이터입니다. 함수가 호출될 때마다 다음 숫자를 생성하고 반환합니다. 두 번째 방법인 제너레이터 표현식 ‘gen_exp’는 0부터 9까지의 수를 제곱하여 생성합니다.

5. 제너레이터 사용 예제

제너레이터는 다양한 상황에서 활용할 수 있습니다. 예를 들어, 무한 시퀀스를 생성하거나, 대량의 데이터를 처리할 때 메모리를 절약하거나, 복잡한 제어 흐름을 간소화하는 데 사용할 수 있습니다.


▼ 예제 코드

# 무한 시퀀스 생성
def infinite_sequence():
    num = 0
    while True:
        yield num
        num += 1

# 대량의 데이터 처리
def read_large_file(file_path):
    with open(file_path) as file:
        for line in file:
            yield line

# 복잡한 제어 흐름 간소화
def fibonacci():
    a, b = 0, 1
    while True:
        yield a
        a, b = b, a + b

위 코드는 제너레이터가 어떻게 다양한 상황에서 활용될 수 있는지 보여주는 예시입니다. ‘infinite_sequence’는 무한 시퀀스를 생성하는 제너레이터, ‘read_large_file’는 대량의 데이터를 처리하는 제너레이터, ‘fibonacci’는 복잡한 제어 흐름을 간소화하는 제너레이터입니다.


☞ 파이썬의 제너레이터는 메모리 효율과 코드의 가독성을 향상시키는 데 큰 도움이 됩니다. 제너레이터는 파이썬 프로그래밍에서 매우 중요한 도구이므로, 잘 이해하고 사용하는 것이 중요합니다.

참고 자료

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