廖雪峰的python笔记( 七)--函数式编程之高阶函数

目录

1.高阶函数:编写高阶函数,就是让函数的参数能够接收别的函数。

1).map/reduce:

练习:

2).filter

3).sorted


函数式编程——Functional Programming,虽然也可以归结到面向过程的程序设计,但其思想更接近数学计算。

函数式编程就是一种抽象程度很高的编程范式,纯粹的函数式编程语言编写的函数没有变量,因此,任意一个函数,只要输入是确定的,输出就是确定的,这种纯函数我们称之为没有副作用。而允许使用变量的程序设计语言,由于函数内部的变量状态不确定,同样的输入,可能得到不同的输出,因此,这种函数是有副作用的。

  • 函数式编程的一个特点就是,允许把函数本身作为参数传入另一个函数,还允许返回一个函数!

1.高阶函数:编写高阶函数,就是让函数的参数能够接收别的函数。

  • 变量可以指向函数:
>>> f = abs
>>> f
<built-in function abs>

>>> x = abs(-10)
>>> x
10

>>> f(-10)
10
  • 函数名也是变量:

函数名其实就是指向函数的变量!对于abs()这个函数,完全可以把函数名abs看成变量,它指向一个可以计算绝对值的函数!

>>> abs = 10
>>> abs(-10)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'int' object is not callable

把abs指向10后,就无法通过abs(-10)调用该函数了!因为abs这个变量已经不指向求绝对值函数而是指向一个整数10!

注:由于abs函数实际上是定义在import builtins模块中的,所以要让修改abs变量的指向在其它模块也生效,要用import builtins; builtins.abs = 10。
  • 传入函数:
def add(x, y, f):
    return f(x) + f(y)


>>>print(add(-5, 6, abs))
>>>11

1).map/reduce:

  • map()函数接收两个参数,一个是函数,一个是Iterablemap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]

由于结果r是一个Iterator,Iterator是惰性序列,因此通过list()函数让它把整个序列都计算出来并返回一个list。

不需要map()函数,写一个循环,也可以计算出结果:

L = []
for n in [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]:
    L.append(f(n))
print(L)
  • 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
reduce(f, [x1, x2, x3, x4]) = f(f(f(x1, x2), x3), x4)

举个栗子:

>>> from functools import reduce
>>> def fn(x, y):
...     return x * 10 + y
...
>>> reduce(fn, [1, 3, 5, 7, 9])
13579
>>> from functools import reduce
>>> def fn(x, y):
...     return x * 10 + y
...
>>> def char2num(s):
...     digits = {'0': 0, '1': 1, '2': 2, '3': 3, '4': 4, '5': 5, '6': 6, '7': 7, '8': 8, '9': 9}
...     return digits[s]
...
>>> reduce(fn, map(char2num, '13579'))
13579

练习:

  • 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):
    L=''
    for i in range(len(name)):
        if i==0:
            L=L+name[i].upper()
        else:
            L=L+name[i].lower()
    return L

  • Python提供的sum()函数可以接受一个list并求和,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 f(x,y):
        return x*y
    return reduce(f,L)
  • 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):
    def f(x,y):
        return 10*x+y

    def char2int(l):
        digits = {'0': 0, '1': 1, '2': 2, '3': 3, '4': 4, '5': 5, '6': 6, '7': 7, '8': 8, '9': 9}
        return digits[l]
    l1=''
    l2=''
    flag=0
    n=1
    for l in s:
        if l=='.':
            flag=1
            continue
        if flag==0:
            l1=l1+l
        else:
            l2=l2+l
            n=n/10
    return reduce(f,map(char2int,l1))+reduce(f,map(char2int,l2))*n

2).filter(过滤序列)

  • map()类似,filter()也接收一个函数和一个序列。
  • 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。如下:

  • 可见用filter()这个高阶函数,关键在于正确实现一个“筛选”函数。
  • 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。

example--求一个素数(埃式筛法)

def _odd_iter():
    n = 1
    while True:
        n = n + 2
        yield n
上述代码是一个生成器,构造一个从3开始的奇数序列

--构造一个筛选函数:过滤掉n的倍数数

def _not_divisible(n):
    return lambda x: x % n > 0

--之后构建一个素数生成器:

def primes():
    yield 2
    it = _odd_iter() # 初始序列
    while True:
        n = next(it) # 返回序列的第一个数
        yield n
        it = filter(_not_divisible(n), it) # 构造新序列,删除以序列首为倍数的数字

--由于primes()也是一个无限序列,所以调用时需要设置一个退出循环的条件:

# 打印1000以内的素数:
for n in primes():
    if n < 1000:
        print(n)
    else:
        break

练习:

回数是指从左向右读和从右向左读都是一样的数,例如12321909。请利用filter()筛选出回数:

#!/usr/bin/env python3
# -*-coding utf-8 -*-
def is_palindrome(n):
    i=0
    n1=str(n)
    l=len(n1)
    j=l-i-1
    while i<j:
        if n1[i]!=n1[j]:
            return False
        else:
            i=i+1
            j=j-1
    return True
    

3).sorted(排序算法)

  • 可以对list进行排序
  • 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

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