python函数式编程(5)

函数式编程,简单理解,就是可以把函数当做参数传递。
如下图,我们可以把abs函数当做参数传递。

image.png

这种函数叫做高阶函数:参数中有函数或者返回值为函数。

匿名函数:lambda关键字表示匿名函数。格式:lambda 函数参数:函数返回值,比如:

def fun(x, y):
    return x + y

等价于:

lambda x, y: x + y

map函数:map(func, iterable),第一个参数为函数,第二个参数为iterable对象。
用map将数值转换为字符串,如下:

print(list(map(str, [1, -2]))) --> ['1', '-2']

reduce函数:reduce(function, sequence[, initial]),第一个参数为函数(该函数必须有2个参数),第二个参数为序列,第三个为初始值,可省略。reduce将序列前2个元素代入函数,所得结果继续与第三个元素代入函数,以此类推。如果第三个参数不缺省,那么第三个参数将放置在序列的最前面,再依次执行。

image.png

下面map和reduce一起使用,将字符串转换成浮点数:

def sp(s, index):
    return s.split('.')[index]


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

s = '3.141'
d_list = map(lambda x: digits[x], sp(s, 0) + sp(s, 1))
print(reduce(lambda x, y: x * 10 + y, d_list) / 10 ** len(sp(s, 1)))

当然写法有很多种,也可以先通过'3.141'.find('.')获取小数点索引等等。

filter函数:filter(func, iterable),func依次作用于iterable对象的元素,根据返回值是True或False来过滤元素,filter返回的结果是Iterator。下面,我们运用filter来过滤list的非整数:

print(list(filter(lambda x: isinstance(x, int), [1, 2, 'a']))) -->结果:[1, 2]

sorted函数:sorted(iterable, key=函数名, reverse=True),后面两个参数不是必写参数,可省略。

print(sorted([2, 5, 3, 1])) --> 结果:[1, 2, 3, 5]

按照绝对值排序,需要abs函数:

print(sorted([2, -5, 3, 1], key=abs)) --> 结果:[1, 2, 3, -5]

如果iterable对象中是tuple数据,比如L = [('Bob', 75), ('Adam', 92), ('bart', 66), ('Lisa', 88)],我们按照字母顺序排列(忽略大小写):

print(sorted([('Bob', 75), ('Adam', 92), ('bart', 66), ('Lisa', 88)], key=lambda x: str.lower(x[0]))) --> 结果:[('Adam', 92), ('bart', 66), ('Bob', 75), ('Lisa', 88)]

如果我们按照年龄从大到小排列呢?这时候需要第三个参数了:

print(sorted([('Bob', 75), ('Adam', 92), ('bart', 66), ('Lisa', 88)], key=lambda x: x[1], reverse=True)) --> 结果:[('Adam', 92), ('Lisa', 88), ('Bob', 75), ('bart', 66)]

返回函数:当我们求和的时候,我们经常for循环累加直接返回最终结果。那如果我们想获取求和函数,即返回值是个函数,又该如何定义?如下,我们在函数内部再定义一个函数。

def cal_sum(*args):
    def sum():
        total = 0
        for i in args:
            total = total + i
        return total

    return sum

调用该函数时,每次返回的都是一个新函数,而且函数不会立即执行。

f1 = cal_sum(1, 2, 4)
f2 = cal_sum(1, 2, 4)
print(f1 == f2) --> 结果:False
print(f1()) --> 结果:7

闭包:一个函数返回了其内部定义的函数,同时该内部函数持有外部函数局部变量的引用。先看个例子,如下图:

image.png

结果都是6,却不是2,4,6。是因为返回函数引用了变量i,但是没有立即执行。循环结束时,所有的变量i都等于3了。
所以,返回闭包时,一定不要引用会发生变化的变量。
那如果我们既要引用循环变量,又要返回2,4,6呢?新定义一个函数,如下图:

image.png

运用闭包写一个计数器:
首先,内部函数可以直接引用外部函数局部变量,但是无法直接修改它的值。如果要修改的话,需要在内部函数中声明nonlocal 变量名,然后才能修改。另外,global关键字适用于修改全局变量
但是,如果外部函数中局部变量是个list,我们可以修改其中的元素。所以定时器有两种写法:

nonlocal计数器.png
list计数器.png

装饰器:函数运行期间动态增加功能。比如在函数执行前,要输出日志等。

import functools
import time


# decorator本质上就是一个返回函数的高阶函数
# 定义一个装饰器,打印函数执行时间
def log(func):
    # 把func的__name__等属性复制给wrapper,否则有些依赖函数签名的代码会出错
    @functools.wraps(func)
    # *args, **kwargs匹配任意参数
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start = time.time()
        func(*args, **kwargs)
        end = time.time()
        print('%s() use %s s' % (func.__name__, end - start))

    return wrapper


# 格式:@ + 定义好的装饰器
@log
def test(x):
    time.sleep(0.5)
    print(x)

test(1) -->结果: test() use 0.5 s
# 执行test(1)时,实际上先执行log(test),返回一个wrapper函数,再执行wrapper()
# 加上@functools.wraps(func)之后,wrapper函数的__name__ == func.__name__,否则wrapper.__name__ == 'wrapper',可以用下面两行代码测试
f = log(test)
print(f.__name__) -->结果: test

如果我们想传递参数到装饰器里呢?外面再包一层函数,看下面代码:

# 设置默认值,就可以不传递参数
def log(text=None):
    def decorator(func):
        @functools.wraps(func)
        # 把func的__name__等属性复制给wrapper
        def wrapper(*args, **kwargs):
            start = time.time()
            func(*args, **kwargs)
            end = time.time()
            print('%s %s() use %s s' % (text, func.__name__, end - start))

        return wrapper

    return decorator


@log('execute')
def test(x):
    time.sleep(0.5)
    print(x)


test(2) --> 结果: execute test() use 0.5 s

偏函数:functools.partial(..., ...)

import functools

# 偏函数主要用于重构代码,使函数调用更简单
# 创建偏函数时,可以接收函数对象、*args、**kwargs三个参数
# int的偏函数,默认使用二进制转换字符串,但同时也能自定义进制数
int2 = functools.partial(int, base=2)
print(int2('11')) --> 结果: 3
print(int2('11', base=10)) --> 结果: 11

# max的偏函数,参数10会自动添加到*args左边
# args = (10, 1, 2, 4)
# max(*args)
max2 = functools.partial(max, 10)
print(max2(1, 2, 4)) --> 结果: 10
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