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重拾Python学习(四)----------函数式编程
阅读量:4126 次
发布时间:2019-05-25

本文共 6145 字,大约阅读时间需要 20 分钟。

本文参考:

高阶函数

函数本身也可以赋值给变量,即:变量可以指向函数

>>> f = abs>>> f

变量可以指向函数,函数的参数能接收变量,那么一个函数就可以接收另一个函数作为参数,这种函数就称之为高阶函数

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

map()函数接收两个参数,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]

r是一个IteratorIterator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

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

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

把序列[1, 3, 5, 7, 9]变换成整数13579:

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

配合map(),我们就可以写出把str转换为int的函数:

from functools import reduceDIGITS = {
'0': 0, '1': 1, '2': 2, '3': 3, '4': 4, '5': 5, '6': 6, '7': 7, '8': 8, '9': 9}def char2num(s): return DIGITS[s]def str2int(s): return reduce(lambda x, y: x * 10 + y, map(char2num, s))
filter

filter()也接收一个函数和一个序列,然后根据返回值是True还是False决定保留还是丢弃该元素

把一个序列中的空字符串删掉:

def not_empty(s):    return s and s.strip()list(filter(not_empty, ['A', '', 'B', None, 'C', '  ']))# 结果: ['A', 'B', 'C']

用filter求素数:

计算素数的一个方法是埃氏筛法,它的算法理解起来非常简单:

首先,列出从2开始的所有自然数,构造一个序列:

2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, …

取序列的第一个数2,它一定是素数,然后用2把序列的2的倍数筛掉:

3, 4 , 5, 6 , 7, 8 , 9, 10 , 11, 12 , 13, 14 , 15, 16 , 17, 18 , 19, 20 , …

取新序列的第一个数3,它一定是素数,然后用3把序列的3的倍数筛掉:

5, 6 , 7, 8 , 9 , 10 , 11, 12 , 13, 14 , 15 , 16 , 17, 18 , 19, 20 , …

取新序列的第一个数5,然后用5把序列的5的倍数筛掉:

7, 8 , 9 , 10 , 11, 12 , 13, 14 , 15 , 16 , 17, 18 , 19, 20 , …

不断筛下去,就可以得到所有的素数

用Python来实现这个算法,可以先构造一个从3开始的奇数序列:

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

然后定义一个筛选函数:

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

最后,定义一个生成器,不断返回下一个素数:

def primes():    yield 2    it = _odd_iter() # 初始序列    while True:        n = next(it) # 返回序列的第一个数        yield n        it = filter(_not_divisible(n), it) # 构造新序列

这个生成器先返回第一个素数2,然后,利用filter()不断产生筛选后的新的序列。

由于primes()也是一个无限序列,所以调用时需要设置一个退出循环的条件:

# 打印1000以内的素数:for n in primes():    if n < 1000:        print(n)    else:        break

Iterator是惰性计算的序列,所以我们可以用Python表示“全体自然数”,“全体素数”这样的序列

sorted

sorted()函数可以对list进行排序:

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

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,key指定的函数将作用于list的每一个元素上,并根据key函数返回的结果进行排序

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

对比原始的list和经过key=abs处理过的list

list = [36, 5, -12, 9, -21]keys = [36, 5,  12, 9,  21]

字符串排序的例子:

>>> sorted(['bob', 'about', 'Zoo', 'Credit'])['Credit', 'Zoo', 'about', 'bob']

实现忽略大小写的排序:

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

反向排序,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']

返回函数

高阶函数除了可以接受函数作为参数外,还可以把函数作为结果值返回。

一个可变参数的求和计算,如果不需要立刻求和,而是在后面的代码中,根据需要再计算怎么办?可以不返回求和的结果,而是返回求和的函数:

def lazy_sum(*args):    def sum():        ax = 0        for n in args:            ax = ax + n        return ax    return sum
>>> f = lazy_sum(1, 3, 5, 7, 9)>>> f
.sum at 0x101c6ed90>

调用函数f时,才真正计算求和的结果:

>>> f()25

我们在函数lazy_sum中又定义了函数sum,并且,内部函数sum可以引用外部函数lazy_sum的参数和局部变量,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)”的程序结构拥有极大的威力。

闭包

我们来看一个例子:

def count():    fs = []    for i in range(1, 4):        def f():             return i*i        fs.append(f)    return fsf1, f2, f3 = count()

你可能认为调用f1()f2()f3()结果应该是1,4,9,但实际结果是:

>>> 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。

返回闭包时牢记一点: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,已绑定到函数参数的值不变:

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

lambda表示匿名函数,冒号前面的x表示函数参数

匿名函数lambda x: x * x实际上就是:

def f(x):    return x * x

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

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

装饰器

在代码运行期间动态增加功能的方式,称之为“装饰器”(Decorator)

定义一个能打印日志的decorator,可以定义如下:

def log(func):    def wrapper(*args, **kw):        print('call %s():' % func.__name__)        return func(*args, **kw)    return wrapper

观察上面的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:

@logdef now():    print('2015-3-25')

调用now()函数,不仅会运行now()函数本身,还会在运行now()函数前打印一行日志:

>>> now()call now():2015-3-25

@log放到now()函数的定义处,相当于执行了语句:

now = log(now)

由于log()是一个decorator,返回一个函数,所以,原来的now()函数仍然存在,只是现在同名的now变量指向了新的函数,于是调用now()将执行新函数,即在log()函数中返回的wrapper()函数。

要自定义log的文本:

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

3层嵌套的decorator用法如下:

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

执行结果如下:

>>> now()execute now():2015-3-25

3层嵌套的效果是这样的:

>>> now = log('execute')(now)

我们来剖析上面的语句,首先执行log('execute'),返回的是decorator函数,再调用返回的函数,参数是now函数,返回值最终是wrapper函数。

函数也是对象,它有__name__等属性,但你去看经过decorator装饰之后的函数,它们的__name__已经从原来的'now'变成了'wrapper'

>>> now.__name__'wrapper'

Python内置的functools.wraps解决这个问题的,一个完整的decorator的写法如下:

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

或者针对带参数的decorator:

import functoolsdef 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

偏函数

int()函数还提供额外的base参数,默认值为10。如果传入base参数,就可以做N进制的转换:

>>> int('12345', base=8)5349>>> int('12345', 16)74565

假设要转换大量的二进制字符串,每次都传入int(x, base=2)非常麻烦,于是,我们想到,可以定义一个int2()的函数,默认把base=2传进去:

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

functools.partial就是帮助我们创建一个偏函数的,不需要我们自己定义int2(),可以直接使用下面的代码创建一个新的函数int2

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

实际上固定了int()函数的关键字参数base,也就是:

int2('10010')

相当于:

kw = {
'base': 2 }int('10010', **kw)

转载地址:http://puhpi.baihongyu.com/

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