为什么 functools.lru_cache 会破坏这个功能？

Question

考虑以下函数，它返回一组元素的所有唯一排列：

def get_permutations(elements):
    if len(elements) == 0:
        yield ()
    else:
        unique_elements = set(elements)
        for first_element in unique_elements:
            remaining_elements = list(elements)
            remaining_elements.remove(first_element)
            for subpermutation in get_permutations(tuple(remaining_elements)):
                yield (first_element,) + subpermutation

for permutation in get_permutations((1, 1, 2)):
    print(permutation)

打印出来

(1, 1, 2)
(1, 2, 1)
(2, 1, 1)

正如预期的那样。但是，当我添加 lru_cache 装饰器时，它会记住函数：

import functools

@functools.lru_cache(maxsize=None)
def get_permutations(elements):
    if len(elements) == 0:
        yield ()
    else:
        unique_elements = set(elements)
        for first_element in unique_elements:
            remaining_elements = list(elements)
            remaining_elements.remove(first_element)
            for subpermutation in get_permutations(tuple(remaining_elements)):
                yield (first_element,) + subpermutation

for permutation in get_permutations((1, 1, 2)):
    print(permutation)

它打印以下内容：

(1, 1, 2)

为什么只打印第一个排列？

Answer 1

lru.cache 记住函数的返回值。您的函数返回一个生成器。生成器有状态并且可以被耗尽（即，你走到了它们的尽头，没有更多的项目产生）。与函数的未修饰版本不同，每次使用给定的参数集调用函数时，LRU 缓存都会为您提供完全相同的生成器对象。它最好，因为这就是它的用途！

但是，您正在缓存的某些生成器会被多次使用，并且在第二次和后续使用时会部分或完全耗尽。 （他们甚至可能不止一次同时“在场”。）

为了解释您得到的结果，请考虑当elements 的长度为 0 而您第一次yield ()... 时会发生什么。下次调用这个生成器时，它已经结束了，根本不会产生任何东西。因此，您的子置换循环 什么都不做 并且不会产生任何进一步的结果。由于这是递归中的“触底”情况，因此它对程序的工作至关重要，失去它会破坏程序产生您期望的值的能力。

(1,) 的生成器也被使用了两次，这在第三个结果降到 () 之前就中断了。

要查看发生了什么，请在函数的第一行添加print(elements)（并在主for 循环中的print 调用中添加某种标记，以便您分辨出区别）。然后将记忆版本的输出与原始版本进行比较。

您可能想要某种方式来记忆生成器的结果。在这种情况下，您要做的是将其编写为一个函数，该函数返回一个包含所有项目的列表（而不是一次产生一个项目）并记住它。