[Python教學] 進階：生成器與裝飾器-課後練習詳解

練習題 1：生成器練習

題目： 編寫一個生成器函數 fibonacci(n)，生成前 n 個 Fibonacci 數。

解法與解析：

Fibonacci 數列是一個數字序列，其中每個數字是前兩個數字的總和，定義如下：

• F(0) = 0
• F(1) = 1
• F(n) = F(n-1) + F(n-2) (n >= 2)

我們可以使用生成器按需生成 Fibonacci 數列，並且只需保存當前的兩個數字，極大地節省了內存。

程式碼：

def fibonacci(n):
    """生成前 n 個 Fibonacci 數"""
    a, b = 0, 1  # 初始化前兩個數字
    for _ in range(n):
        yield a  # 返回當前數字
        a, b = b, a + b  # 更新數字

# 測試
n = 10
print(f"前 {n} 個 Fibonacci 數:")
for num in fibonacci(n):
    print(num, end=" ")  # Output: 0 1 1 2 3 5 8 13 21 34

詳解：

1. 使用 yield 每次返回當前的 Fibonacci 數字。
2. 每次迭代更新 a 和 b，分別代表當前數字和下一個數字。
3. 只使用兩個變數，節省記憶體。

練習題 2：裝飾器練習

題目： 編寫一個裝飾器 capitalize_return，將原函數的返回值（字串）轉為大寫。

解法與解析：

裝飾器是一個高階函數，接受函數作為參數並返回一個新的函數。在這裡，我們將包裝原函數，使其返回值經過處理後再返回。

程式碼：

def capitalize_return(func):
    """將函數返回值轉為大寫"""
    def wrapper(*args, **kwargs):
        result = func(*args, **kwargs)  # 執行原始函數
        if isinstance(result, str):    # 確保返回值是字串
            return result.upper()      # 轉為大寫
        return result  # 如果不是字串，直接返回原結果
    return wrapper

# 測試函數
@capitalize_return
def greet(name):
    return f"Hello, {name}!"

@capitalize_return
def add(x, y):
    return x + y  # 測試非字串的情況

# 測試
print(greet("Alice"))  # Output: "HELLO, ALICE!"
print(add(2, 3))       # Output: 5

詳解：

1. 包裝函數：
2. • 裝飾器使用內部函數 wrapper 包裝原函數。
   • 接受 *args 和 **kwargs，確保適配各種函數簽名。
2. 處理返回值：
3. • 如果返回值是字串，將其轉為大寫。
   • 如果返回值不是字串（例如數字），直接返回原值。
3. 測試用例：
4. • 測試 greet 函數，返回字串並轉換。
   • 測試 add 函數，確認非字串的情況不受影響。