python-復盤總結-函數(shù)式編程

復盤廖雪峰教程中的要點

1. 函數(shù)式編程 > 高階函數(shù)

map() 函數(shù)接收兩個參數(shù)诵次，一個是函數(shù)翠拣，一個是Iterable，map將傳入的函數(shù)依次作用到序列的每個元素，并把結果作為新的Iterator 迭代器返回滚朵。結果是一個惰性序列蛉拙，一般我們可以用list()把它變成列表讀取宙攻。

>>> def f(x):    # map 特別適合對內部每個元素都需要作用的地方画舌。
...     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]

reduce()
reduce把一個函數(shù)作用在一個序列[x1, x2, x3, ...]上堕担，這個函數(shù)必須接收兩個參數(shù)，reduce把結果繼續(xù)和序列的下一個元素做累積計算曲聂，其效果就是：

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

應該適合在一些累計求和中去用霹购，得加這句from functools import reduce

fliter()
該函數(shù)為內置,和map()類似，filter()也接收一個函數(shù)和一個序列朋腋。和map()不同的是齐疙，filter()把傳入的函數(shù)依次作用于每個元素，然后根據返回值是True還是False決定保留還是丟棄該元素

def is_odd(n):
    return n % 2 == 1

list(filter(is_odd, [1, 2, 4, 5, 6, 9, 10, 15]))
# 結果: [1, 5, 9, 15]

sorted()
Python內置的sorted()函數(shù)就可以對list進行排序

>>> sorted([36, 5, -12, 9, -21], key=abs)   # 當一個參數(shù)時旭咽，可以將數(shù)字按大小排列贞奋，兩個值時，按照key排序轻专，這里abs是求絕對值
[5, 9, -12, -21, 36]

返回函數(shù)(難點) - 閉包
高階函數(shù)除了可以接受函數(shù)作為參數(shù)外忆矛，還可以把函數(shù)作為結果值返回。

def lazy_sum(*args):
    def sum():
        ax = 0
        for n in args:
            ax = ax + n
        return ax
    return sum

當我們調用lazy_sum()時请垛，返回的并不是求和結果催训，而是求和函數(shù)：

>>> f = lazy_sum(1, 3, 5, 7, 9)
>>> f
<function lazy_sum.<locals>.sum at 0x101c6ed90>

調用函數(shù)f時，才真正計算求和的結果：

>>> f()
25

在這個例子中宗收，我們在函數(shù)lazy_sum中又定義了函數(shù)sum漫拭，并且，內部函數(shù)sum可以引用外部函數(shù)lazy_sum的參數(shù)和局部變量混稽，當lazy_sum返回函數(shù)sum時采驻，相關參數(shù)和變量都保存在返回的函數(shù)中，這種稱為“閉包（Closure）”的程序結構擁有極大的威力匈勋。

請再注意一點礼旅，當我們調用lazy_sum()時，每次調用都會返回一個新的函數(shù)洽洁，即使傳入相同的參數(shù)：

>>> f1 = lazy_sum(1, 3, 5, 7, 9)
>>> f2 = lazy_sum(1, 3, 5, 7, 9)
>>> f1==f2
False    #  f1()和f2()的調用結果互不影響

注意到返回的函數(shù)在其定義內部引用了局部變量args痘系，所以，當一個函數(shù)返回了一個函數(shù)后饿自，其內部的局部變量還被新函數(shù)引用汰翠，所以，閉包用起來簡單昭雌，實現(xiàn)起來可不容易复唤。

另一個需要注意的問題是，返回的函數(shù)并沒有立刻執(zhí)行烛卧，而是直到調用了f()才執(zhí)行佛纫。我們來看一個例子：

def count():
    fs = []
    for i in range(1, 4):     # 循環(huán)的函數(shù)
        def f():
             return i*i   # G：循環(huán)返回時，由于它優(yōu)先執(zhí)行，所以當循環(huán)1時呈宇，代碼不往下跟磨，而是繼續(xù)在內部直到循環(huán)到3，函數(shù)會再次賦值攒盈，形成新的函數(shù)
        fs.append(f)
    return fs

f1, f2, f3 = count()

結果如下：

>>> f1()    #  為什么結果不是1，4哎榴，9 型豁？ 原因就在于返回的函數(shù)引用了變量i，但它并非立刻執(zhí)行尚蝌。等到3個函數(shù)都返回時迎变，它們所引用的變量i已經變成了3，因此最終結果為9
9    # G：個人理解當它循環(huán)1的時候飘言，返回的是一個函數(shù)衣形，當它循環(huán)到2時，已經變成了另一個函數(shù)姿鸿，雖然函數(shù)表達式一樣谆吴，但已經不是一家人了
>>> f2()   # 所以，當它循環(huán)3時苛预，這時又是一個函數(shù)句狼，它內部只有3這個值，結果當然是9
9
>>> f3()
9
>>> f5, f6 = count()
ValueError: too many values to unpack (expected 2)
>>> f7 = count()
>>> f7()
---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-183-6e06e95ee15c> in <module>()
----> 1 f7()

TypeError: 'list' object is not callable

>>> f7           # ??從這里可以看出count()就是三個函數(shù)組成的 list 啊～
[<function __main__.count.<locals>.f>,
 <function __main__.count.<locals>.f>,
 <function __main__.count.<locals>.f>]

教訓：返回閉包時牢記的一點就是：返回函數(shù)不要引用任何循環(huán)變量热某，或者后續(xù)會發(fā)生變化的變量腻菇。

如果一定要引用循環(huán)變量怎么辦？方法是再創(chuàng)建一個函數(shù)昔馋，用該函數(shù)的參數(shù)綁定循環(huán)變量當前的值筹吐，無論該循環(huán)變量后續(xù)如何更改，已綁定到函數(shù)參數(shù)的值不變：

def count():
    def f(j):
        def g():
            return j*j
        return g
    fs = []
    for i in range(1, 4):
        fs.append(f(i))    # f(i)立刻被執(zhí)行秘遏，因此i的當前值被傳入f()
    return fs

再看看結果：

>>> f1, f2, f3 = count()      # ??count()應該是一個函數(shù)組成的list,所以必須用f1,f2,f3這樣對應數(shù)量的變量來實現(xiàn)拆包丘薛，否則即報錯
>>> f1()    
1
>>> f2()
4
>>> f3()
9
>>> f4 = count()              # ??思考一下，下面的變化
>>> f4                        # ??從這里可以看出count()就是三個函數(shù)組成的 list 啊～
[<function __main__.count.<locals>.f.<locals>.g>,
 <function __main__.count.<locals>.f.<locals>.g>,
 <function __main__.count.<locals>.f.<locals>.g>]

>>> f4()
---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-168-6e06e95ee15c> in <module>()
----> 1 f4()

TypeError: 'list' object is not callable

>>> f1
1

以上再??注意一點垄提，上述2段代碼榔袋， fs.append(f) fs.append(f(i)),對于函數(shù)f(x)來說，引用f(x)就是完整的函數(shù)式铡俐，跟數(shù)學一樣凰兑，會立即執(zhí)行，而引用 f审丘，這里只是一個指代函數(shù)的變量吏够，所以不會立即執(zhí)行，而是等待執(zhí)行順序優(yōu)先的參數(shù)再次改變它，形成新函數(shù)锅知。f(x)一個返回值播急，f一個是返回的函數(shù)

匿名函數(shù) lambda
當我們在傳入函數(shù)時，有些時候售睹，不需要顯式地定義函數(shù)桩警，直接傳入匿名函數(shù)更方便

>>> list(map(lambda x: x * x, [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]))
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

關鍵字lambda表示匿名函數(shù)，冒號前面的x表示函數(shù)參數(shù)昌妹。

匿名函數(shù)有個限制捶枢，就是只能有一個表達式，不用寫return飞崖，返回值就是該表達式的結果烂叔。

用匿名函數(shù)有個好處，因為函數(shù)沒有名字固歪，不必擔心函數(shù)名沖突蒜鸡。此外，匿名函數(shù)也是一個函數(shù)對象牢裳，也可以把匿名函數(shù)賦值給一個變量逢防，再利用變量來調用該函數(shù).

裝飾器
顧名思義，裝飾函數(shù)使用的

由于函數(shù)也是一個對象贰健，而且函數(shù)對象可以被賦值給變量胞四，所以，通過變量也能調用該函數(shù)伶椿。

>>> def now():
...     print('2015-3-25')
...
>>> f = now       #  對于 now()函數(shù)辜伟，now()表示是函數(shù)的結果，即執(zhí)行了過程了脊另，而 now 只是函數(shù)的對象导狡，注意區(qū)分
>>> f()
2015-3-25

函數(shù)對象有一個__name__屬性，可以拿到函數(shù)的名字：

>>> now.__name__
'now'
>>> f.__name__
'now'

現(xiàn)在偎痛，假設我們要增強now()函數(shù)的功能旱捧，比如，在函數(shù)調用前后自動打印日志踩麦，但又不希望修改now()函數(shù)的定義枚赡，這種在代碼運行期間動態(tài)增加功能的方式，稱之為“裝飾器”（Decorator）谓谦。

在面向對象（OOP）的設計模式中贫橙，decorator被稱為裝飾模式。OOP的裝飾模式需要通過繼承和組合來實現(xiàn)反粥，而Python除了能支持OOP的decorator外卢肃，直接從語法層次支持decorator疲迂。Python的decorator可以用函數(shù)實現(xiàn)，也可以用類實現(xiàn)莫湘。
重
點
尤蒿。
待
繼
續(xù)
學
習
decorator可以增強函數(shù)的功能，定義起來雖然有點復雜幅垮，但使用起來非常靈活和方便腰池。

偏函數(shù)
Python的functools模塊提供了很多有用的功能，其中一個就是偏函數(shù)（Partial function）忙芒。要注意巩螃，這里的偏函數(shù)和數(shù)學意義上的偏函數(shù)不一樣

nt()函數(shù)可以把字符串轉換為整數(shù),但int()函數(shù)還提供額外的base參數(shù)，默認值為10匕争。如果傳入base參數(shù)，就可以做N進制的轉換：

>>> int('12345', base=8)
5349
>>> int('12345', 16)
74565

假設要轉換大量的二進制字符串爷耀，每次都傳入int(x, base=2)非常麻煩甘桑，于是，我們想到歹叮，可以定義一個int2()的函數(shù)跑杭，默認把base=2傳進去：

def int2(x, base=2):
    return int(x, base)

這樣，我們轉換二進制就非常方便了：

>>> int2('1000000')
64
>>> int2('1010101')
85

functools.partial就是幫助我們創(chuàng)建一個偏函數(shù)的咆耿，不需要我們自己定義int2()德谅，可以直接使用下面的代碼創(chuàng)建一個新的函數(shù)int2：

>>> import functools
>>> int2 = functools.partial(int, base=2)
>>> int2('1000000')
64
>>> int2('1010101')
85

所以，簡單總結functools.partial的作用就是萨螺，把一個函數(shù)的某些參數(shù)給固定渍觥（也就是設置默認值）雅采，返回一個新的函數(shù)丝蹭，調用這個新函數(shù)會更簡單赚瘦。