【Python学习笔记】函数式编程：高阶函数map和reduce

【根据廖雪峰python教程整理】

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。

一、map

我们先看map。map()函数接收两个参数，一个是函数，一个是序列，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list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。

现在，我们用Python代码实现：

>>> def f(x):

... return x * x

...

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

[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。

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：

>>> 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。

二、reduce

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：

>>> def add(x, y):

... return x + y

...

>>> reduce(add, [1, 3, 5, 7, 9])

25

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：

>>> 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：

>>> 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：

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：

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

1、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']。

# -*- coding: utf-8 -*-

def normalize(name):
return str.capitalize(name) #将字符串的第一个字母变成大写,其他字母变小写

L1 = ['adam', 'LISA', 'barT']
L2 = list(map(normalize, L1))
print(L2)

2、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。

# -*- coding: utf-8 -*-
from functools import reduce

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

print('3 * 5 * 7 * 9 =', prod([3, 5, 7, 9]))

3、利用map和reduce编写一个str2float函数，把字符串'123.456'转换成浮点数123.456：

# -*- coding: utf-8 -*-
from functools import reduce

def str2float(s):
s1, s2 = s.split('.') #按.分割成两个字符串
def char2float(keys): #根据输入的keys拆分字符串
return {'0': 0, '1': 1, '2': 2, '3': 3, '4': 4, '5': 5, '6': 6, '7': 7, '8': 8, '9': 9,}[keys]
def fn(x,y):
return x * 10 + y
return reduce(fn, map(char2float,s1 + s2 )) / 10 ** len(s2) #10的3次方

print('str2float(\'123.456\') =', str2float('123.456'))