【python基础】 学习笔记四 函数式编程

函数式编程的只要特点是:允许把函数作为参数传入另一个函数,同时还允许返回一个函数。

python对函数式编程提供支持,这里做个简单的整理。

一、高阶函数:允许把函数作为参数传入

(1)map() 函数
        ① map() 函数接收两个参数:一个函数,一个是 Iterable 变量;返回的是一个 Iterator 变量。

        ② map() 函数的主要功能:将传入的函数依此作用到每个元素上,并将结果以 Iterator 返回。

比如下面这个例子:

       利用map()函数,把用户输入的不规范的英文名字,变为首字母大写,其他小写的规范名字。输入:['adam', 'LISA', 'barT'],输出:['Adam', 'Lisa', 'Bart']

def normalize(name):
    return name.capitalize()

L1 = ['adam', 'LISA', 'barT']
L2 = list(map(normalize, L1))
print(L2)
(2)reduce() 函数
         ① reduce() 函数接收两个参数: 一个函数, 一个序列;返回的一般就是一个值。
         ② reduce() 函数的功能:将函数的结果继续和序列的下一个元素做累积运算,比如累加等。
比如这个例子:

        请编写一个prod()函数,可以接受一个list并利用reduce()求积

from functools import reduce

def prod(L):
    def mul(x, y):
        return x*y
    return reduce(mul, L)

print('3 * 5 * 7 * 9 =', prod([3, 5, 7, 9]))
if prod([3, 5, 7, 9]) == 945:
    print('测试成功!')
else:
    print('测试失败!')

通过map() reduce() 函数的结合也可以实现很多功能,比如:

        利用mapreduce编写一个str2float函数,把字符串'123.456'转换成浮点数123.456

from functools import reduce
def str2float(s):
    flag = 0
    def char2num(s):
        digits = {'.': -1, '0': 0, '1': 1, '2': 2, '3': 3, '4': 4, '5':5 , '6': 6, '7':7, '8':8, '9':9}
        if s in digits:
            return digits[s]
    def f1(a, b):
        nonlocal flag
        if b == -1:
            flag = 1
            return a
        if flag == 0:
            return a * 10 + b
        else:
            flag = flag * 10
            return a + b / flag
    return reduce(f1, map(char2num, s))

print('str2float(\'123.456\') =', str2float('123.456'))
if abs(str2float('123.456') - 123.456) < 0.00001:
    print('测试成功!')
else:
    print('测试失败!')
(3)filter() 函数
        ① 和 map() 类似, filter() 函数也是接收一个函数和一个序列,返回一个  Iterator 
        ② filter() 函数的功能同样是将函数依此作用于每个元素,但是会根据返回的值是  True 还是  False 来决定是否放到结果中。
比如:
        回数是指从左向右读和从右向左读都是一样的数,例如 12321 909 。请利用 filter() 筛选出回数
def is_palindrome(n):    #先转为字符串,再利用切片取反
    st = str(n)
    return st == st[::-1]


output = filter(is_palindrome, range(1, 1000))
print('1~1000:', list(output))
if list(filter(is_palindrome, range(1, 200))) == [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 22, 33, 44, 55, 66, 77, 88, 99, 101, 111, 121, 131, 141, 151, 161, 171, 181, 191]:
    print('测试成功!')
else:
    print('测试失败!')
(4) sorted() 函数
    sorted() 函数主要对 list 进行排序,并且通过传入 key 函数,可以设定排序的标准,通过 reverse=True 可以实现反向排序。

比如:

students = [('Bob', 75), ('Adam', 92), ('Bart', 66), ('Lisa', 88)]

print(sorted(students, key = itemgetter(0)))

就可以实现按名字排序。

(5)返回函数

前面提到过函数式编程可以将返回一个函数,需要注意的是每次调用时每次都会返回一个新的函数,即使传入的参数都是相同的。

>>> f1 = lazy_sum(1, 3, 5, 7, 9)
>>> f2 = lazy_sum(1, 3, 5, 7, 9)
>>> f1==f2
False

这里有一个概念叫闭包(closure),它是一种程序结构,会将相关参数和变量都保存在返回的函数中,因此可以说返回的不只是一个函数,而是一个闭包,需要注意的是,返回函数中不要引用任何的循环变量,或者是后续会发生变化的变量,如果一定要引用,就再建一个函数,将循环变量绑定到函数上。

利用闭包返回一个计数器函数,每次调用它返回递增整数:

def createCounter():
    i = 0
    def counter():
        nonlocal i
        i = i + 1
        return i
    return counter


counterA = createCounter()
print(counterA(), counterA(), counterA(), counterA(), counterA()) # 1 2 3 4 5
counterB = createCounter()
if [counterB(), counterB(), counterB(), counterB()] == [1, 2, 3, 4]:
    print('测试通过!')
else:
    print('测试失败!')

(6) 匿名函数 lambda

        匿名函数可以说是一个很有用的工具。

        lambda x : x * x 实际上就是

def f(x):
    return x * x  

(7)  装饰器 Decorator

装饰器是个非常强大的方式,可以增加函数的功能。

完整的 decorator 的写法是这样:

import functools

def log(func):
    @functools.wraps(func)     #作用是将原函数对象的指定属性复制给包装函数对象
    def wrapper(*args, **kw):
        print('call %s():' % func.__name__)
        return func(*args, **kw)
    return wrapper

还有很多时候是需要带参数的,那么一般写法是:

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

再比如我们想要设计一个能够打印函数执行时间的 decorator

import functools, time
def metric(fn):
    @functools.wraps(fn)
    def wrapper(*args, **kw):
        f = time.time()
        fn(*args, **kw)
        e = time.time()
        print('%s executed in %s ms' %(fn.__name__, 1000*(e - f)))
        return fn(*args, **kw)
    return wrapper
    
@metric
def fast(x, y):
    time.sleep(0.0012)
    return x + y;

@metric
def slow(x, y, z):
    time.sleep(0.1234)
    return x * y * z;

f = fast(11, 22)
s = slow(11, 22, 33)
if f != 33:
    print('测试失败!')
elif s != 7986:
    print('测试失败!')
(7) 偏函数

    ①偏函数实际就是能够设定参数的默认值,并且不需要再自己另外定义。

    ②偏函数可以接受三个参数:函数对象、 *args 、**kw

    偏函数会根据用户的输入自动匹配到 args 和 kw 上,比如

int2 = functools.partial(int, base=2)

      那么当我 int2('10010') 时,就是将 base = 2 识别为 kw = { 'base' : 2 },即为 int("10010', **kw)。

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