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函数式编程

函数式编程

作者: 风鱼连城 | 来源:发表于2020-02-10 20:13 被阅读0次

    高阶函数

    • map/reduce
      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]
    

    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)
    
    • filter
      filter()也接收一个函数和一个序列。和map()不同的是,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。(True留下来)
    def is_odd(n):
        return n % 2 == 1
    
    list(filter(is_odd, [1, 2, 4, 5, 6, 9, 10, 15]))
    # 结果: [1, 5, 9, 15]
    

    注意到filter()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。

    • sorted

    Python内置的sorted()函数就可以对list进行排序:

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

    此外,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]
    

    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。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]
    

    然后sorted()函数按照keys进行排序,并按照对应关系返回list相应的元素:

    keys排序结果 => [5, 9, 12, 21, 36]
    | | | | |
    最终结果 => [5, 9, -12, -21, 36]
    我们再看一个字符串排序的例子:

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

    默认情况下,对字符串排序,是按照ASCII的大小比较的,由于'Z' < 'a',结果,大写字母Z会排在小写字母a的前面。

    现在,我们提出排序应该忽略大小写,按照字母序排序。要实现这个算法,不必对现有代码大加改动,只要我们能用一个key函数把字符串映射为忽略大小写排序即可。忽略大小写来比较两个字符串,实际上就是先把字符串都变成大写(或者都变成小写),再比较。

    这样,我们给sorted传入key函数,即可实现忽略大小写的排序:

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

    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']
    

    返回函数

    • python可以在函数里定义函数,并返回一个函数
    • 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

    匿名函数

    • 匿名函数 lambda 必须是表达式而不是语句,且只能有一个表达式

    装饰器

    由于函数也是一个对象,而且函数对象可以被赋值给变量,所以,通过变量也能调用该函数。

    >>> def now():
    ...     print('2015-3-25')
    ...
    >>> f = now
    >>> f()
    2015-3-25
    

    函数对象有一个__name__属性,可以拿到函数的名字:

    >>> now.__name__
    'now'
    >>> f.__name__
    'now'
    

    现在,假设我们要增强now()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now()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就是一个返回函数的高阶函数。所以,我们要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:

    @log
    def 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
    

    把@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。

    wrapper()函数的参数定义是(*args, **kw),因此,wrapper()函数可以接受任意参数的调用。在wrapper()函数内,首先打印日志,再紧接着调用原始函数。

    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,写出来会更复杂。比如,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
    

    这个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
    

    和两层嵌套的decorator相比,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。

    以上两种decorator的定义都没有问题,但还差最后一步。因为我们讲了函数也是对象,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'
    

    因为返回的那个wrapper()函数名字就是'wrapper',所以,需要把原始函数的name等属性复制到wrapper()函数中,否则,有些依赖函数签名的代码执行就会出错。

    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,所以,一个完整的decorator的写法如下:

    import functools
    
    def 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 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
    

    import functools是导入functools模块。模块的概念稍候讲解。现在,只需记住在定义wrapper()的前面加上@functools.wraps(func)即可

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