python变量作用域、匿名函数、函数编程

一、变量作用域

定义:在Python程序中创建、改变、查找变量名时,都是在一个保存变量名的空间中进行,我们称之为命名空间,也被作用域。python的作用域是静态的,在源代码中变量名被赋值的位置决定了该变量能被访问的范围。也就是说,python的变量作用域由变量在源代码中的位置所决定。

注意:

  • 在python中并不是所有的语句都会产生作用域,只有当变量在Module(模块)、Class(类)、def(函数)中定义时,才会有作用域。在作用域中的变量,一般只在作用域中才有效。
  • 在if-elif-else、for-else、while、try-except\try-finallly等关键词的语句块中并不会产生作用域。

二、LEGB法则

定义:python中,程序的变量并不是随便在哪个位置都能访问,访问的权限决定于这个变量是在哪儿赋值的。变量的作用域决定了在哪一部分程序可以访问哪个特定的变量。

python的作用域一共有4种,分别是:

  • L(local)局部作用域
  • E(Enclosing)闭包函数外的函数中,嵌套作用域
  • G(Global)全局作用域
  • B(Built-in)内置作用域

注意:

  • 注意:以 L ~> E ~> G ~>B 的规则查找,局部作用域 ~>嵌套作用域 ~>全局作用域 ~>内置作用域, 即:在局部找不到便会去外的(例如闭包),再找不到就到全局找,最后到内置中找。

局部变量和全局变量,比如:

li = 'hello' #全局变量
def Hello():
    li = 'world' #局部变量
    print(li)
Hello()
print(li)
world
hello

将局部变量提升为全局变量,比如:

li = 'hello' #全局变量
def Hello():
    global li #将局部变量提升为全局变量
    li = 'world'
    print(li)
Hello()
print(li)
world
world

嵌套作用域和关键字nonlocal,比如:

a = 'ok'#全局变量
def test_one():
    a = 'hello'#函数局部变量
    def test_two():
        nonlocal a #改变嵌套函数局部变量作用域,将局部变量提升为函数全局变量,关键词nonlocal
        a = 'world'
        print(a)
    test_two()
    print(a)
test_one()
print(a)
world
world
ok

if、while、try except语句不产生作用域,比如:

while True:
    b = 'hello'
    print(b)
    break
print(b)#while 语句没有产生作用域,外部可以正常访问变量
hello
hello
try:
    c = 'c'
    print(c)
except:
    print('error')
print(c)#try except语句没有产生作用域,外部可以正常访问变量
c
c
if True:
    d = 'd'
    print(d)
else:
    print('error')
print(d)#if 语句没有产生作用域,外部可以正常访问变量
d
d

三、 匿名函数

定义:匿名函数就是没有实际名称的函数。其主体仅仅是一个表达式,而不需要使用代码,它能使代码更简洁、易读。

匿名函数的优点

Python 中有匿名函数的地方,都可以被替换成等价的其他表达式。一个程序是可以不用任何匿名函数的,但是在一些情况下,使用匿名函数可以帮我们大大减少代码的复杂度,提高代码的可读性。

我们使用函数的目的,无非就是减少代码的重复性,另外就是代码模块化。

对于减少代码的重复性,如果在程序在不同地方包含了相同的代码,那么我们就会把这部分相同的代码写成一个函数,方便在不同的地方使用调用它。

对于代码模块化,如果一块代码就是为了实现某个功能,但内容非常多,写在一起降低了代码的可读性,那么我们也会将这部分单独写函数,然后加以调用。

不过,有的时候我们想实现的功能很简单,需要一个函数,而且可能只需要一行代码就行,同时,其他地方也不会再次用到它,那么我们就可以用匿名函数。

匿名函数的格式:

lambda argument1, argument2,... argumentN : expression

比如,计算一个数的平方:

square = lambda x : x**2
square(4)
16

等效于:

def square(x):
    return x**2
square(4)
16

等效于:

(lambda x : x**2)(4)
16

四、函数式编程

定义:指代码中每一块都是不可变的(immutable),都由纯函数(pure function)的形式组成。这里的村函数指的是本身相互独立、互不影响,对于相同的输入,总会有相同的输出。

比如,让一个列表中的数变为原来的两倍。

def list_2(l):
    for index in range(0,len(l)):
        l[index] *= 2 #这不是一个纯函数,因为它直接改变了原列表的值,每次输入,其输出都不同。
    return l
l = [1, 2, 3, 4, 5]
list_2(l)#第一次输入
print(l)
list_2(l)#第二次输入
print(l)
[2, 4, 6, 8, 10]
[4, 8, 12, 16, 20]

以下示例为一个纯函数:

def list_2_pure(l):
    new_list = []
    for item in l:
        new_list.append(item * 2)
    return new_list
l = [1, 2, 3, 4, 5]
list_2_pure(l)#第一次输入
print(l)
list_2_pure(l)#第二次输入,其结果也相同
print(l)
[1, 2, 3, 4, 5]
[1, 2, 3, 4, 5]

匿名函数与函数式编程

Python 也提供了一些函数式编程的特性,主要提供了这么几个函数:map()、filter() 和 reduce(),通常与python匿名函数结合使用。

map(function, iterable)函数,它表示对iterable中的每一个元素,都运用function函数,最后返回一个新的可遍历的集合。

l = [1, 2, 3, 4, 5]
new_list = list(map(lambda x:x*2,l))
print(new_list)
[2, 4, 6, 8, 10]

filter(function,iterable)函数,它表示对iterable中的每一个元素,都运用function函数作判断,最后返回True或者Flase,并把返回True的元素组成一个新的可迭代集合。

比如,返回一个列表中的偶数

l = [1, 2, 3, 4, 5]
new_list = list(filter(lambda x:x%2==0,l))
print(new_list)
[2, 4]

reduce(function,iterable)函数,它表示对iterrable中的每一个元素以及上一次调用后的结果,都运用function函数计算,最后返回一个值。

在 Python3 中,reduce() 函数已经被从全局名字空间里移除了,它现在被放置在 functools 模块里,如果想要使用它,则需要通过引入 functools 模块来调用 reduce() 函数:

from functools import reduce

比如,返回一个列表元素的积。

from functools import reduce
l = [1, 2, 3, 4, 5]
num = reduce(lambda x,y:x*y,l)
print(num)
120

比如,求列表中元素之和。

from functools import reduce
l = [1, 2, 3, 4, 5]
num = reduce(lambda x,y:x + y,l)
print(num)
15
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