python 函数式

map reduce filter sorted

  • 函数名也是变量,函数名其实就是指向函数的变量
  • 把函数作为参数传入,这样的函数称为高阶函数
  • map接收两个参数,一个是函数,一个是Iterable,map将传入的函数依次作用到序列的每个元素,并把结果作为新的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]

由于结果r是一个Iterator,Iterator是惰性序列,因此通过list()函数让它把整个序列都计算出来并返回一个list。

  • reduce把一个函数作用在一个序列[x1, x2, x3, ...]上,这个函数必须接收两个参数,reduce把结果继续和序列的下一个元素做累积计算,其效果就是:reduce(f, [x1, x2, x3, x4]) = f(f(f(x1, x2), x3), x4)
from functools import reduce
def char2num(s):
    return {'0': 0, '1': 1, '2': 2, '3': 3, '4': 4, '5': 5, '6': 6, '7': 7, '8': 8, '9': 9}[s]
def str2int(s):
    return reduce(lambda x, y: x * 10 + y, map(char2num, s))
  • filter ,filter()把传入的函数依次作用于每个元素,然后根据返回值是True还是False决定保留还是丢弃该元素。函数返回的是一个Iterator,也就是一个惰性序列,所以要强迫filter()完成计算结果,需要用list()函数获得所有结果并返回list
def main():
    for n in primes():
        if n < 1000:
            print(n)
        else:
            break

def _odd_iter():
    n = 1
    while True:
        n = n + 2
        yield n

def _not_divisible(n):
    return lambda x: x % n > 0

def primes():
    yield 2
    it = _odd_iter()
    while True:
        n = next(it)
        yield n
        it = filter(_not_divisible(n), it)

if __name__ == '__main__':
    main()
  • sorted, sorted()函数也是一个``高阶函数,它还可以接收一个key函数`来实现自定义的排序,例如按绝对值大小排序:
>>> sorted([36, 5, -12, 9, -21], key=abs)
[5, 9, -12, -21, 36]

要进行反向排序,不必改动key函数,可以传入第三个参数reverse=True

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

函数作为返回值

def lazy_sum(*args):
    def sum():
        ax = 0
        for n in args:
            ax = ax + n
        return ax
    return sum
#惰性求值
>>> f = lazy_sum(1, 3, 5, 7, 9)
>>> f
<function lazy_sum.<locals>.sum at 0x101c6ed90>
>>> f()
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当我们调用lazy_sum()时,返回的并不是求和结果,而是求和函数,调用函数f时,才真正计算求和的结果,当lazy_sum返回函数sum时,相关参数和变量都保存在返回的函数中,这种称为“闭包(Closure)”的程序结构

  • 调用lazy_sum()时,每次调用都会返回一个的函数,即使传入相同的参数,调用结果互不影响
>>> f1 = lazy_sum(1, 3, 5, 7, 9)
>>> f2 = lazy_sum(1, 3, 5, 7, 9)
>>> f1==f2
False

闭包

  • 返回的函数并没有立刻执行,而是直到调用了f()才执行
  • 易错例子
def count():
    fs = []
    for i in range(1, 4):
        def f():
             return i*i
        fs.append(f)
    return fs

f1, f2, f3 = count()
#run 
>>> f1()
9
>>> f2()
9
>>> f3()
9

全部都是9!原因就在于返回的函数引用了变量i,但它并非立刻执行。等到3个函数都返回时,它们所引用的变量i已经变成了3,因此最终结果为9。
返回闭包时牢记的一点就是:返回函数不要引用任何循环变量,或者后续会发生变化的变量。

  • 如果一定要引用循环变量怎么办?方法是再创建一个函数,用该函数的参数绑定循环变量当前的值,无论该循环变量后续如何更改,已绑定函数参数的值不变:
def count():
    def f(j):
        def g():
            return j*j
        return g
    fs = []
    for i in range(1, 4):
        fs.append(f(i)) # f(i)立刻被执行,因此i的当前值被传入f()
    return fs

匿名函数

  • 匿名函数有个限制,就是能有一个表达式用写return返回值就是该表达式的结果
  • 匿名函数也是一个函数对象,也可以把匿名函数赋值给一个变量,再利用变量来调用该函数:
>>> f = lambda x: x * x
>>> f
<function <lambda> at 0x101c6ef28>
>>> f(5)
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装饰器

  • 函数对象有一个__name__属性,可以拿到函数的名字
  • 假设我们要增强函数的功能,比如,在函数调用前后自动打印日志,但又不希望修改函数的定义,这种在代码运行期间动态增加功能的方式,称之为“装饰器”(Decorator)
  • 本质上,decorator就是一个返回函数高阶函数
import functools

def log(func):
    @functools.wraps(func)
    def wrapper(*args, **kw):
        print('call %s():' % func.__name__)
        return func(*args, **kw)
    return wrapper
    
@log('execute')
def now():
    print('2015-3-25')

上面的log,因为它是一个decorator,所以接受一个函数作为参数,并返回一个函数。我们要借助Python的@语法,把decorator置于函数的定义处

  • 如果decorator本身需要传入参数,那就需要编写一个返回decorator的高阶函数
import functools

def log(text):
    def decorator(func):
        @functools.wraps(func)
        def wrapper(*args, **kw):
            print('%s %s():' % (text, func.__name__))
            return func(*args, **kw)
        return wrapper
    return decorator

@log('execute')
def now():
    print('2015-3-25')

和两层嵌套的decorator相比,3层嵌套的效果是这样的:

>>> now = log('execute')(now)
  • 看经过decorator装饰之后的函数,它们的__name__已经从原来的'now'变成了'wrapper'
  • 不需要编写wrapper.__name__ = func.__name__这样的代码,Python内置的functools.wraps就是干这个事的
>>> now.__name__
'wrapper'

偏函数

  • functools.partial创建偏函数,把一个函数的某些参数给固定住(也就是设置默认值),返回一个新的函数,调用这个新函数会更简单。
>>> import functools
>>> int2 = functools.partial(int, base=2)
>>> int2('1000000')
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  • 新的int2函数,仅仅是把base参数重新设定默认值为2,但也可以在函数调用时传入其他值
>>> int2('1000000', base=10)
1000000
  • 理解: 创建偏函数时,实际上可以接收函数对象*args**kw这3个参数
int2 = functools.partial(int, base=2)
int2('10010')
#等价于
kw = { 'base': 2 }
int('10010', **kw)

max2 = functools.partial(max, 10)
max2(5, 6, 7)
#等价于
args = (10, 5, 6, 7)
max(*args)