Python——8函数式编程①

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 * Copyright (c) 2016，烟台大学计算机与控制工程学院

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 * 文件名：text.cpp

 * 作者：常轩

 * 微信公众号：Worldhello

 * 完成日期：2016年7月31日

 * 版本号：V1.0

 * 程序输入：无

 * 程序输出：见运行结果

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把函数作为参数

一个简单的高阶函数：

def add(x, y, f):

return f(x) + f(y)

如果传入abs作为参数f的值：

add(-5, 9, abs)

根据函数的定义，函数执行的代码实际上是：

abs(-5) + abs(9)

由于参数 x, y 和 f 都可以任意传入，如果 f 传入其他函数，就可以得到不同的返回值。

map()函数

map()是 Python 内置的高阶函数，它接收一个函数
f 和一个 list，并通过把函数 f
依次作用在 list 的每个元素上，得到一个新的 list 并返回。

例如，对于list [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

如果希望把list的每个元素都作平方，就可以用map()函数：

因此，我们只需要传入函数f(x)=x*x，就可以利用map()函数完成这个计算：

def f(x):

return x*x

print map(f, [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9])

输出结果：

[1, 4, 9, 10, 25, 36, 49, 64, 81]

注意：map()函数不改变原有的 list，而是返回一个新的 list。

利用map()函数，可以把一个 list 转换为另一个 list，只需要传入转换函数。

由于list包含的元素可以是任何类型，因此，map() 不仅仅可以处理只包含数值的 list，事实上它可以处理包含任意类型的 list，只要传入的函数f可以处理这种数据类型。

reduce()函数

reduce()函数也是Python内置的一个高阶函数。reduce()函数接收的参数和 map()类似，一个函数 f，一个list，但行为和
map()不同，reduce()传入的函数 f 必须接收两个参数，reduce()对list的每个元素反复调用函数f，并返回最终结果值。

例如，编写一个f函数，接收x和y，返回x和y的和：

def f(x, y):

return x + y

调用 reduce(f, [1, 3, 5, 7, 9])时，reduce函数将做如下计算：

先计算头两个元素：f(1, 3)，结果为4；

再把结果和第3个元素计算：f(4, 5)，结果为9；

再把结果和第4个元素计算：f(9, 7)，结果为16；

再把结果和第5个元素计算：f(16, 9)，结果为25；

由于没有更多的元素了，计算结束，返回结果25。

上述计算实际上是对 list 的所有元素求和。虽然Python内置了求和函数sum()，但是，利用reduce()求和也很简单。

reduce()还可以接收第3个可选参数，作为计算的初始值。如果把初始值设为100，计算：

reduce(f, [1, 3, 5, 7, 9], 100)

结果将变为125，因为第一轮计算是：

计算初始值和第一个元素：f(100, 1)，结果为101

filter()函数

filter()函数是 Python 内置的另一个有用的高阶函数，filter()函数接收一个函数 f 和一个list，这个函数 f 的作用是对每个元素进行判断，返回
True或 False，filter()根据判断结果自动过滤掉不符合条件的元素，返回由符合条件元素组成的新list。

例如，要从一个list [1, 4, 6, 7, 9, 12, 17]中删除偶数，保留奇数，首先，要编写一个判断奇数的函数：

def is_odd(x):

return x % 2 == 1

然后，利用filter()过滤掉偶数：

filter(is_odd, [1, 4, 6, 7, 9, 12, 17])

结果：[1, 7, 9, 17]

利用filter()，可以完成很多有用的功能，例如，删除 None 或者空字符串：

def is_not_empty(s):

return s and len(s.strip()) > 0

filter(is_not_empty, ['test', None, '', 'str', ' ', 'END'])

结果：['test', 'str', 'END']

注意: s.strip(rm) 删除 s 字符串中开头、结尾处的 rm 序列的字符。

当rm为空时，默认删除空白符（包括'\n', '\r', '\t', ' ')，如下：

a = ' 123'

a.strip()

结果： '123'

a='\t\t123\r\n'

a.strip()

结果：'123'

自定义排序函数

Python内置的 sorted()函数可对list进行排序：

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

[5, 9, 12, 21, 36]

但 sorted()也是一个高阶函数，它可以接收一个比较函数来实现自定义排序，比较函数的定义是，传入两个待比较的元素 x, y，如果 x 应该排在
y 的前面，返回 -1，如果 x 应该排在 y 的后面，返回 1。如果 x 和 y 相等，返回 0。

因此，如果我们要实现倒序排序，只需要编写一个reversed_cmp函数：

def reversed_cmp(x, y):

if x > y:

return -1

if x < y:

return 1

return 0

这样，调用 sorted() 并传入 reversed_cmp 就可以实现倒序排序：

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

[36, 21, 12, 9, 5]

sorted()也可以对字符串进行排序，字符串默认按照ASCII大小来比较：

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

['Credit', 'Zoo', 'about', 'bob']

'Zoo'排在'about'之前是因为'Z'的ASCII码比'a'小。

返回函数

Python的函数不但可以返回int、str、list、dict等数据类型，还可以返回函数！

例如，定义一个函数 f()，我们让它返回一个函数 g，可以这样写：

def f():

print 'call f()...'

# 定义函数g:

def g():

print 'call g()...'

# 返回函数g:

return g

仔细观察上面的函数定义，我们在函数 f 内部又定义了一个函数 g。由于函数 g 也是一个对象，函数名 g 就是指向函数 g 的变量，所以，最外层函数 f 可以返回变量 g，也就是函数 g 本身。

调用函数 f，我们会得到 f 返回的一个函数：

>>> x = f() # 调用f()

call f()...

>>> x # 变量x是f()返回的函数：

>>> x() # x指向函数，因此可以调用

call g()... # 调用x()就是执行g()函数定义的代码

请注意区分返回函数和返回值：

def myabs():

return abs # 返回函数

def myabs2(x):

return abs(x) # 返回函数调用的结果，返回值是一个数值

返回函数可以把一些计算延迟执行。例如，如果定义一个普通的求和函数：

def calc_sum(lst):

return sum(lst)

调用calc_sum()函数时，将立刻计算并得到结果：

>>> calc_sum([1, 2, 3, 4])

但是，如果返回一个函数，就可以“延迟计算”：

def calc_sum(lst):

def lazy_sum():

return sum(lst)

return lazy_sum

# 调用calc_sum()并没有计算出结果，而是返回函数:

>>> f = calc_sum([1, 2, 3, 4])

>>> f

# 对返回的函数进行调用时，才计算出结果:

>>> f()

由于可以返回函数，我们在后续代码里就可以决定到底要不要调用该函数。