이터레이터(iterator), 제너레이터(generator), 이터러블(iterable) 의 이해

파이썬에서 이터레이터(iterator), 제너레이터(generator), 이터러블(iterable)은 모두 데이터의 반복(iteration)을 처리하기 위한 중요한 개념입니다. 각각의 개념을 살펴보겠습니다.

1. 이터러블(iterable)

   이터러블은 반복 가능한 객체를 의미합니다. 즉, 리스트(list), 튜플(tuple), 문자열(str), 딕셔너리(dictionary) 등과 같이 for문을 통해 하나씩 값을 가져올 수 있는 객체입니다. 이터러블은 iter 메서드를 구현하여 이터레이터(iterator)를 반환할 수 있습니다.

2. 이터레이터(iterator)

   이터레이터는 이터러블에서 값을 하나씩 가져오는 객체입니다. 즉, 이터러블에서 iter 메서드를 통해 반환된 이터레이터 객체는 next 메서드를 구현하여 이터러블의 다음 값을 반환할 수 있습니다. 이터레이터는 값이 모두 반환되었을 때 StopIteration 예외를 발생시켜야 합니다.

3. 제너레이터(generator)

   제너레이터는 이터레이터를 생성하는 함수입니다. 일반적인 함수와는 달리, yield 키워드를 사용하여 값을 하나씩 반환합니다. 제너레이터 함수를 호출하면 이터레이터 객체가 반환되며, next 메서드를 통해 값을 하나씩 가져올 수 있습니다. 제너레이터는 이터러블이며, iter 메서드와 next 메서드를 모두 구현합니다. 제너레이터는 함수 내부에 상태를 유지할 수 있으므로, 복잡한 연산을 수행할 때 유용합니다.

각각의 개념은 서로 연관되어 있지만, 목적과 사용 방법이 다르므로 예시를 통해 차이를 이해해보겠습니다.

1. 이터러블(iterable) 예시

my_list = [1, 2, 3]
for item in my_list:
    print(item)

위 예시에서 my_list는 이터러블입니다. for문을 통해 리스트의 각 원소를 순회(iteration)하면서 출력할 수 있습니다. 이터러블은 내부적으로 iter 메서드를 구현하여 이터레이터를 생성할 수 있습니다.

2. 이터레이터(iterator) 예시

my_list = [1, 2, 3]
my_iterator = iter(my_list)
print(next(my_iterator))  # 1
print(next(my_iterator))  # 2
print(next(my_iterator))  # 3

위 예시에서 iter 함수를 통해 리스트의 이터레이터를 생성하고, next 함수를 통해 이터레이터에서 값을 하나씩 가져올 수 있습니다. 이터레이터는 next 메서드를 구현하여 이터러블의 값을 하나씩 반환합니다.

3. 제너레이터(generator) 예시

def my_generator():
    yield 1
    yield 2
    yield 3

for item in my_generator():
    print(item)

위 예시에서 my_generator 함수는 제너레이터입니다. yield 키워드를 사용하여 각 숫자를 반환하고, 함수를 호출하여 제너레이터 객체를 생성합니다. for문을 통해 제너레이터의 각 값을 순회하면서 출력할 수 있습니다. 제너레이터는 이터러블이면서, iter 메서드와 next 메서드를 모두 구현합니다. 제너레이터는 함수 내부에 상태를 유지할 수 있으므로, 복잡한 연산을 수행할 때 유용합니다.

이러한 예시를 통해 이터러블, 이터레이터, 제너레이터의 차이를 이해할 수 있습니다. 이터러블은 반복 가능한 객체이며, 이터레이터를 생성할 수 있는 객체입니다. 이터레이터는 이터러블에서 값을 하나씩 가져오는 객체이며, next 메서드를 구현합니다. 제너레이터는 이터러블이면서, 이터레이터를 생성하는 함수이며, yield 키워드를 사용하여 값을 하나씩 반환합니다.

추가 정리 내용

이터레이터는 값을 차례대로 꺼내 쓸 수 있는 객체라고 얘기 할 수 있다. 이터레이터를 사용함으로써 데이터 처리시에 모든 데이터를 메모리에 로드 시키지 않고 , 필요한 데이터를 요청 받을때 마다 메모리에 생성하여 전달 한다. 그럼으로서 , 메모리 사용의 효율성과 처리 속도를 향상 시킬 수 있다. 메모리 사용량이 높아지면 처리 속도 역시 느려지게 된다.

이터레이터를 생성하는 방법에는 이터러블 객체를 사용하는 방법과 제너레이터를 사용하는 두가지 방법이 있다.

차이점

이터러블 객체로 생성한 데이터가 메모리에 로딩이 되어 있어서 , 여러번 반복 사용이 가능 하다.

제네레이터로 생성한 데이터는 메모리에 로딩 하지 않으며 , 요청할 때마다 그때 그때 생성 해서 반환한다.

그래서 제너레이터를 len()으로 데이터 길이를 확인 하면 에러가 난다. 그리고 이터러블 객체 와 제너레이터를 각각 2개씩 생성 하여 id() 메모리 주소를 확인 해보면 이터러블한 객체는 다른 메모리 주소가 제너레이터로 생성한 객체는 같은 메모리 주소가 표시 됨을 알 수 있다.

결론

그렇기 때문에 이터러블한 객체는 반복적으로 사용이 필요한 경우에 ,
제너레이터는 수치연산이나 temp , 스크래치 처럼 반복 사용이 필요 없는 목적으로 사용을 하게 되면 메모리 용량을 효율적으로 사용이 가능 하다고 생각한다.