高效掌握Python——函數(shù)式編程

我們通過把大段代碼拆成函數(shù)，通過一層一層的函數(shù)調(diào)用，就可以把復(fù)雜任務(wù)分解成簡單的任務(wù)，這種分解可以稱之為面向過程的程序設(shè)計(jì)。函數(shù)就是面向過程的程序設(shè)計(jì)的基本單元。函數(shù)式編程的一個(gè)特點(diǎn)就是，允許把函數(shù)本身作為參數(shù)傳入另一個(gè)函數(shù)，還允許返回一個(gè)函數(shù)！

高階函數(shù)

變量可以指向函數(shù)！ 一個(gè)函數(shù)就可以接收另一個(gè)函數(shù)作為參數(shù)，這種函數(shù)就稱之為高階函數(shù)。高階函數(shù)的抽象能力是非常強(qiáng)大的，而且，核心代碼可以保持得非常簡潔。

def add(x, y, f):
	return f(x) + f(y)

map

map()函數(shù)接收兩個(gè)參數(shù)，一個(gè)是函數(shù)，一個(gè)是Iterable，map將傳入的函數(shù)依次作用到序列的每個(gè)元素，并把結(jié)果作為新的Iterator返回。

>>>def f(x):
...	  return x * x
...
>>> r = map(f, [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9])
>>> list(r)
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

map()作為高階函數(shù)，事實(shí)上它把運(yùn)算規(guī)則抽象了，因此，我們不但可以計(jì)算簡單的f(x)=x2，還可以計(jì)算任意復(fù)雜的函數(shù)，比如，把這個(gè)list所有數(shù)字轉(zhuǎn)為字符串：

>>> list(map(str, [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]))
['1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9']

reduce

reduce把一個(gè)函數(shù)作用在一個(gè)序列[x1, x2, x3, …]上，這個(gè)函數(shù)必須接收兩個(gè)參數(shù)，reduce把結(jié)果繼續(xù)和序列的下一個(gè)元素做累積計(jì)算，其效果就是：

reduce(f, [x1, x2, x3, x4]) = f(f(f(x1, x2), x3), x4)

把序列[1, 3, 5, 7, 9]變換成整數(shù)13579，reduce就可以派上用場：

>>>from functools import reduce
>>>def fn(x, y):
...   return x * 10 + y
...
>>> reduce(fn, [1, 3, 5, 7, 9])
13579

整理成一個(gè)str2int的函數(shù)就是：

from functools import reduce

DIGITS = {'0': 0, '1': 1, '2': 2, '3': 3, '4': 4, '5': 5, '6': 6, '7': 7, '8': 8, '9': 9}

def str2int(s):
	def fn(x, y):
		return x * 10 + y
	def char2num(s):
		return DIGITS[s]
	return reduce(fn, map(char2num, s))

filter

和map()類似，filter()也接收一個(gè)函數(shù)和一個(gè)序列。和map()不同的是，filter()把傳入的函數(shù)依次作用于每個(gè)元素，然后根據(jù)返回值是True還是False決定保留還是丟棄該元素。
例如，在一個(gè)list中，刪掉偶數(shù)，只保留奇數(shù)，可以這么寫：

def is_odd(n):
	return n % 2 == 1

list(filter(is_odd, [1, 2, 4, 5, 6, 9, 10, 15]))
# 結(jié)果: [1, 5, 9, 15]

把一個(gè)序列中的空字符串刪掉，可以這么寫：

def not_empty(s):
	return sand s.strip()

list(filter(not_empty, ['A', '', 'B', None, 'C', '  ']))
# 結(jié)果: ['A', 'B', 'C']

sorted

Python內(nèi)置的sorted()函數(shù)就可以對list進(jìn)行排序：

>>> sorted([36, 5, -12, 9, -21])
[-21, -12, 5, 9, 36]

此外，sorted()函數(shù)也是一個(gè)高階函數(shù)，它還可以接收一個(gè)key函數(shù)來實(shí)現(xiàn)自定義的排序，例如按絕對值大小排序：

>>> sorted([36, 5, -12, 9, -21], key=abs)
[5, 9, -12, -21, 36]

我們給sorted傳入key函數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)忽略大小寫的排序：

>>> sorted(['bob', 'about', 'Zoo', 'Credit'], key=str.lower)
['about', 'bob', 'Credit', 'Zoo']

要進(jìn)行反向排序，不必改動(dòng)key函數(shù)，可以傳入第三個(gè)參數(shù)reverse=True：

>>> sorted(['bob', 'about', 'Zoo', 'Credit'], key=str.lower, reverse=True)
['Zoo', 'Credit', 'bob', 'about']

返回函數(shù)

def lazy_sum(*args):
	def sum():
        ax = 0
		for n in args:
        	ax = ax + n
		return ax
	return sum

當(dāng)我們調(diào)用lazy_sum()時(shí)，返回的并不是求和結(jié)果，而是求和函數(shù)：

>>> f = lazy_sum(1, 3, 5, 7, 9)
>>> f
<function lazy_sum.<locals>.sum at 0x101c6ed90>

在這個(gè)例子中，我們在函數(shù)lazy_sum中又定義了函數(shù)sum，并且，內(nèi)部函數(shù)sum可以引用外部函數(shù)lazy_sum的參數(shù)和局部變量，當(dāng)lazy_sum返回函數(shù)sum時(shí)，相關(guān)參數(shù)和變量都保存在返回的函數(shù)中，這種稱為“閉包（Closure）”的程序結(jié)構(gòu)擁有極大的威力。

匿名函數(shù) lambda

當(dāng)我們在傳入函數(shù)時(shí)，有些時(shí)候，不需要顯式地定義函數(shù)，直接傳入匿名函數(shù)更方便。
計(jì)算f(x)=x2時(shí)，除了定義一個(gè)f(x)的函數(shù)外，還可以直接傳入匿名函數(shù)：

>>> list(map(lambda x: x * x, [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]))
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

匿名函數(shù)lambda x: x * x實(shí)際上就是：

def f(x):
	return x * x

關(guān)鍵字lambda表示匿名函數(shù)，冒號前面的x表示函數(shù)參數(shù)。
匿名函數(shù)有個(gè)限制，就是只能有一個(gè)表達(dá)式，不用寫return，返回值就是該表達(dá)式的結(jié)果。
用匿名函數(shù)有個(gè)好處，因?yàn)楹瘮?shù)沒有名字，不必?fù)?dān)心函數(shù)名沖突。此外，匿名函數(shù)也是一個(gè)函數(shù)對象，也可以把匿名函數(shù)賦值給一個(gè)變量，再利用變量來調(diào)用該函數(shù)：

>>> f = lambda x: x * x
>>> f
<function <lambda> at 0x101c6ef28>
>>> f(5)
25

同樣，也可以把匿名函數(shù)作為返回值返回，比如：

def build(x, y):
	return lambda: x * x + y * y

偏函數(shù)

要轉(zhuǎn)換大量的二進(jìn)制字符串，每次都傳入int(x, base=2)非常麻煩，于是，我們想到，可以定義一個(gè)int2()的函數(shù)，默認(rèn)把base=2傳進(jìn)去：

def int2(x, base=2):
	return int(x, base)

>>> int2('1000000')
64
>>> int2('1010101')
85

functools.partial就是幫助我們創(chuàng)建一個(gè)偏函數(shù)的，不需要我們自己定義int2()，可以直接使用下面的代碼創(chuàng)建一個(gè)新的函數(shù)int2：

>>>import functools
>>> int2 = functools.partial(int, base=2)
>>> int2('1000000')
64
>>> int2('1010101')
85

所以，簡單總結(jié)functools.partial的作用就是，把一個(gè)函數(shù)的某些參數(shù)給固定住（也就是設(shè)置默認(rèn)值），返回一個(gè)新的函數(shù)，調(diào)用這個(gè)新函數(shù)會(huì)更簡單。

附上其他文章的鏈接：

《Python簡介，無代碼》

《高效掌握Python——必備基礎(chǔ)》

《高效掌握Python——函數(shù)》

《高效掌握Python——高級特性》

《高效掌握Python——模塊，包》

《一文極速回顧面向?qū)ο缶幊蘋OP》

本文內(nèi)容屬于筆記，大部分內(nèi)容源自 廖雪峰老師的博客， 非常推薦大家去他的網(wǎng)站學(xué)習(xí)！