python 学习笔记8 函数式编程functional programming

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

Python对函数式编程提供部分支持。由于Python允许使用变量，因此，Python不是纯函数式编程语言

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。函数名也可以指向变量。

既然变量可以指向函数，函数的参数能接收变量，那么一个函数就可以接收另一个函数作为参数，这种函数就称之为高阶函数。

MapReduce

map（）就是一个高阶函数，事实上它把运算规则抽象了，因此，我们不但可以计算简单的f(x)=x2，还可以计算任意复杂的函数，比如，把这个list所有数字转为字符串：

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，其效果就是：

Python内建了

map()

和

reduce()

函数。
如果你读过Google的那篇大名鼎鼎的论文“MapReduce:
Simplified Data Processing on Large Clusters”，你就能大概明白map/reduce的概念。
我们先看map。

map()

函数接收两个参数，一个是函数，一个是

Iterable

，

map

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。
举例说明，比如我们有一个函数f(x)=x2，要把这个函数作用在一个list

[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

上，就可以用

map()

实现如下：



现在，我们用Python代码实现：

>>> 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]

map()

传入的第一个参数是

f

，即函数对象本身。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。
你可能会想，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)

的确可以，但是，从上面的循环代码，能一眼看明白“把f(x)作用在list的每一个元素并把结果生成一个新的list”吗？
所以，

map()

作为高阶函数，事实上它把运算规则抽象了，因此，我们不但可以计算简单的f(x)=x2，还可以计算任意复杂的函数，比如，把这个list所有数字转为字符串：

>>> list(map(str, [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]))
['1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9']

只需要一行代码。
再看

reduce

的用法。

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，其效果就是：

reduce(f, [x1, x2, x3, x4]) = f(f(f(x1, x2), x3), x4)

比方说对一个序列求和，就可以用

reduce

实现：

>>> from functools import reduce
>>> def add(x, y):
...     return x + y
...
>>> reduce(add, [1, 3, 5, 7, 9])
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当然求和运算可以直接用Python内建函数

sum()

，没必要动用

reduce

。
但是如果要把序列

[1,
3, 5, 7, 9]

变换成整数

13579

，

reduce

就可以派上用场：

>>> from functools import reduce
>>> def fn(x, y):
...     return x * 10 + y
...
>>> reduce(fn, [1, 3, 5, 7, 9])
13579

这个例子本身没多大用处，但是，如果考虑到字符串

str

也是一个序列，对上面的例子稍加改动，配合

map()

，我们就可以写出把

str

转换为

int

的函数：

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

整理成一个

str2int

的函数就是：

from functools import reduce

def str2int(s):
def fn(x, y):
return x * 10 + y
def char2num(s):
return {'0': 0, '1': 1, '2': 2, '3': 3, '4': 4, '5': 5, '6': 6, '7': 7, '8': 8, '9': 9}[s]
return reduce(fn, map(char2num, s))

还可以用lambda函数进一步简化成：

from functools import reduce

def char2num(s):
return {'0': 0, '1': 1, '2': 2, '3': 3, '4': 4, '5': 5, '6': 6, '7': 7, '8': 8, '9': 9}[s]

def str2int(s):
return reduce(lambda x, y: x * 10 + y, map(char2num, s))

也就是说，假设Python没有提供

int()

函数，你完全可以自己写一个把字符串转化为整数的函数，而且只需要几行代码！
lambda函数的用法在后面介绍。

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']

：