函數(shù)式編程

函數(shù)式編程就是一種給抽象程度很高的編程范式，純粹的函數(shù)式編程語(yǔ)言編寫(xiě)的函數(shù)沒(méi)有變量腊敲，因此击喂，任意一個(gè) 函數(shù)，只要輸入是正確的碰辅，輸出就是正確的懂昂。而允許使用變量的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，由于函數(shù)內(nèi)部的變量狀態(tài)不確定没宾，同樣的輸入凌彬，可能得到不同的輸出。
函數(shù)式編程的一個(gè)特點(diǎn)就是循衰，允許把函數(shù)本身作為參數(shù)傳入另一個(gè)函數(shù)铲敛，還允許返回一個(gè)函數(shù)。

高階函數(shù)

變量可以指向函數(shù)

即：

>>> abs(-10)
10
>>> abs
<built-in function abs>
>>> x = abs(-10)
>>> x
10
>>> f = abs
>>> f
<built-in function abs>
#即：
>>> f(-10)
10

函數(shù)名也是變量

即：

>>> 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后会钝，就無(wú)法通過(guò)abs(-10)調(diào)用該函數(shù)了伐蒋，因?yàn)?code>abs這個(gè)變量已經(jīng)不指向求絕對(duì)值函數(shù)而是指向一個(gè)整數(shù)10，要恢復(fù)abs函數(shù)迁酸，請(qǐng)重啟Python交互環(huán)境

傳入函數(shù)

既然變量可以指向函數(shù)先鱼，函數(shù)的參數(shù)能接收變量，那么一個(gè)函數(shù)就可以接收另一個(gè)函數(shù)作為參數(shù)奸鬓，這種函數(shù)稱(chēng)為高階函數(shù)焙畔。一個(gè)簡(jiǎn)單的高階函數(shù)

def add(x, y ,f)
    return f(x) + f(y)

map/reduce

python內(nèi)建了map()和reduce()函數(shù)
map()函數(shù)接收臉啊哥哥參數(shù)，一個(gè)是函數(shù)串远，一個(gè)是Iterable宏多，map將傳入的函數(shù)一次作用到序列的每個(gè)元素，并把結(jié)果作廢新的Iterator返回抑淫。即：

def f(x):
    return x ** 2
r = map(f, [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9])
print(list(r))    #[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

map傳入的第一個(gè)參數(shù)是f绷落，即函數(shù)對(duì)象本身，由于結(jié)果r是一個(gè)Iterator始苇，Iterator是惰性序列砌烁，因此通過(guò)list()函數(shù)把整個(gè)序列都計(jì)算出來(lái)并返回一個(gè)list

map()作為高階函數(shù)，事實(shí)上它把運(yùn)算規(guī)則抽象化，作用在Iterable的每一個(gè)元素并生成一個(gè)新的Iterator
reduce()``函數(shù)函喉，把一個(gè)函數(shù)作用在一個(gè)序列上避归，這個(gè)函數(shù)必須接收兩個(gè)參數(shù)，reduce`把結(jié)果繼續(xù)和序列的洗一個(gè)元素做累積計(jì)算管呵，其效果是:

reduce(f, [x1, x2, x3, x4]) = f(f(f(x1, x2,), x3), x4)
#對(duì)一個(gè)序列求和
>>> from functools import reduce
>>> def add(x, y)
        return x + y
>>> reduce(add, [1, 3, 5, 7, 9])
25

filter

filter()函數(shù)用于過(guò)濾序列和map()相似梳毙，filter()也接收一個(gè)函數(shù)和一個(gè)序列。和map()不同的是捐下，filter()把純?nèi)绲暮瘮?shù)依次作用于每個(gè)元素账锹，然后根據(jù)返回值的True和False決定保留還是丟棄該元素，例：保留奇數(shù)

def is_odd(n):
    return n % 2 == 1
list(filter(is_odd, [1, 2, 4,  5, 6, 9, 10, 15]))
# 結(jié)果集[1,5, 9, 15]

可看出坷襟，上述舉例中is_odd()可以看作是一個(gè)篩選函數(shù)奸柬。使用filter()函數(shù)，關(guān)鍵在于正確實(shí)現(xiàn)一個(gè)篩選函數(shù)婴程。

計(jì)算素?cái)?shù)

計(jì)算素?cái)?shù)的一個(gè)方法是埃拉托色尼篩選法廓奕，理解非常簡(jiǎn)單：
列出從2開(kāi)始的所有自然數(shù)，構(gòu)造一個(gè)序列:
2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,......
取序列的第一個(gè)數(shù)2档叔，它一定是素?cái)?shù)桌粉，然后用2把序列的2的倍數(shù)篩掉
3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,......
取序列的第一個(gè)數(shù)3，它一定是素?cái)?shù)衙四，然后用3把序列的3的倍數(shù)篩掉
4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,......
取序列的第一個(gè)數(shù)5铃肯，它一定是素?cái)?shù)，然后用5把序列的5的倍數(shù)篩掉
6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,......
不斷的篩選下去传蹈，就可以得到所有的素?cái)?shù)缘薛。即：
構(gòu)造一個(gè)從3開(kāi)始的奇數(shù)序列，下列是一個(gè)從3開(kāi)始的奇數(shù)序列生成器卡睦，并且是一個(gè)無(wú)限序列3-∞

def _iter():
    n = 1
    while True:
         n = n + 2
        yield n

定義一個(gè)篩選函數(shù)

def _not_divisible(n):
    return lambda x : x % n > 0    #序列x中的所有元素% n > 0的保留，% n == 0的不保留

最后漱抓，定義一個(gè)生成器表锻，不斷返回下一個(gè)素?cái)?shù)

def primes():
    yield 2
    it = _iter()    # 初始化序列
    while True:
        n = next(it)    # 返回序列的第一個(gè)數(shù)
        yield n
        it = filter(_not_divisible(n), it)    # 構(gòu)造一個(gè)新的序列

primes是一個(gè)無(wú)限序列，所以調(diào)用時(shí)乞娄，設(shè)置一個(gè)退出循環(huán)的條件

for n in primes():
    if n < 100:
        print(n)    #打印從2-100的所有素?cái)?shù)值瞬逊，即上述`primes()`函數(shù)中`yield`返回的n
    else:
        break

sorted排序算法

內(nèi)置的排序算法函數(shù)sorted()，可以對(duì)list進(jìn)行排序仪或。sorted()函數(shù)還可以接收一個(gè)key函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)自定義的排序确镊。即：

L = [('Bob', 75), ('Adam', 92), ('Bart', 66), ('Lisa', 88)]
# 按學(xué)生姓名進(jìn)行排序規(guī)則
def by_name_sort(t):
    return t[0]
# 按照學(xué)生成績(jī)從高到低排序規(guī)則
def by_score_sort(t):
    return -t[1]

# 運(yùn)行結(jié)果：
L2 = sorted(L, key=by_name_sort)
print(L2)
# 結(jié)果：[('Adam', 92), ('Bart', 66), ('Bob', 75), ('Lisa', 88)] 
L3 = sorted(L, key=by_score_sort)
print(L3)
# 結(jié)果：[('Adam', 92), ('Lisa', 88), ('Bob', 75), ('Bart', 66)] 

返回函數(shù)

將函數(shù)作為結(jié)果值返回：

def lazy_sum(*args) :
    def sum():
        ax = 0
        for n in args:
            ax = ax + n
        return ax
    return sum    # 返回sum函數(shù)，sum函數(shù)內(nèi)暫不計(jì)算求和
f = lazy_sum(1, 3, 5, 7, 9)
print(f)
# TODO:打臃渡尽：<function lazy_sum.<locals>.sum at 0x0000014B7A247A60>
print(f())    # 運(yùn)行f函數(shù)蕾域，即lazy_sum(*args)返回的sum()函數(shù)
# 打印結(jié)果：25

函數(shù)lazy_sum(*args)中又定義了函數(shù)sum，內(nèi)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，當(dāng)lazy_sum返回函數(shù)sum時(shí)旨巷，相關(guān)參數(shù)和變量都保存在返回的函數(shù)中巨缘，被稱(chēng)為“閉包”的程序擁有極大的威力。
注：每次調(diào)用時(shí)采呐，都會(huì)返回一個(gè)新的函數(shù)若锁，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() == f2()
True

閉包

返回的函數(shù)并沒(méi)有立刻執(zhí)行，而是直到調(diào)用了f()才執(zhí)行

def count():
    fs = []
    for i in range(1,4):
        def f():
            return i * i
        fs.append(f)
    return fs

f1, f2, f3 = count()
# 調(diào)用
print(f1)    #    9
print(f2)    #    9
print(f3)    #    9

全部都是9斧吐，原因在于返回的函數(shù)引用了變量i又固，但是并非立刻執(zhí)行，等到3個(gè)函數(shù)都返回時(shí)煤率，引用的變量i已經(jīng)變成了3仰冠，因那次結(jié)果為9。

返回閉包時(shí)牢記：返回函數(shù)不要引用任何循環(huán)變量涕侈，或者后續(xù)會(huì)發(fā)生變化的變量沪停。
若一定要引用循環(huán)變量，在創(chuàng)建一個(gè)函數(shù)裳涛，用函數(shù)的參數(shù)綁定循環(huán)變量當(dāng)前的值木张。

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，因此i的當(dāng)前值被傳入f()
    return fs

f1, f2, f3 = count()
# 調(diào)用
print(f1)    #    1
print(f2)    #    4
print(f3)    #    9

缺點(diǎn)是代碼較長(zhǎng)端三，可利用lambda函數(shù)縮短代碼舷礼。

匿名函數(shù)lambda

lambda x: x * x實(shí)際上是：

def f(x):
    return x * x

lambda是匿名函數(shù)的關(guān)鍵字，冒號(hào)前面的x表示函數(shù)參數(shù)郊闯。

匿名函數(shù)有個(gè)限制妻献，只能有一個(gè)表達(dá)式，不用寫(xiě)return团赁，返回值就是該表達(dá)式的結(jié)果育拨。也可以將匿名函數(shù)賦值給一個(gè)變量，利用變量來(lái)調(diào)用該函數(shù)

裝飾器

函數(shù)也是一個(gè)對(duì)象欢摄，而且函數(shù)對(duì)象可以被賦值給變量熬丧，所以，通過(guò)變量也能調(diào)用該函數(shù)怀挠。函數(shù)對(duì)象有一個(gè)__name__屬性析蝴，可以拿到函數(shù)的沒(méi)名字：

def now():
    print('2020-06-05')
f = now
print(now.__name__)    # 'now'

現(xiàn)增強(qiáng)now()函數(shù)的功能，如绿淋，在函數(shù)調(diào)用前后自動(dòng)打印日志闷畸，但是不希望修改now()函數(shù)的定義芳悲，這種在代碼運(yùn)行期間動(dòng)態(tài)增加功能的方式乎完，被稱(chēng)為“裝飾器”(Decorator)。

decorator是一個(gè)返回函數(shù)的高階函數(shù)忍疾，定義一個(gè)能打印日志的decorator

def log(func):
    def wrapper(*args, **kw):
        print('call %s():' % func.__name__)
        return func(*args, **kw)
    return wrapper

函數(shù)log是一個(gè)decorator，所以接受一個(gè)函數(shù)作為參數(shù)倘待，并返回一個(gè)函數(shù)疮跑。借助@語(yǔ)法，把dedcorator置于函數(shù)的定義處：

@log
def now():
    print('2020-06-05')

當(dāng)調(diào)用now()函數(shù)凸舵，不僅會(huì)運(yùn)行now()函數(shù)本身祖娘，還會(huì)在運(yùn)行now()函數(shù)前打印一行日志：

>>> now()
calll now()
2020-06-05

將@log放在now()函數(shù)的定義處，相當(dāng)于執(zhí)行了語(yǔ)句now = log(now)

由于log()是一個(gè)decorator啊奄，返回一個(gè)函數(shù)渐苏，所以，原來(lái)的now()函數(shù)任然存在菇夸，只是同名的now變量指向了新的函數(shù)琼富，于是調(diào)用now()將執(zhí)行新函數(shù)，即在log()函數(shù)中返回的wrapper()函數(shù)庄新。

wrapper()函數(shù)的參數(shù)定義是(*args, **kw)鞠眉，因此，wrapper()函數(shù)課可以接受任意參數(shù)的調(diào)用择诈。在wrapper()函數(shù)內(nèi)械蹋，首先打印日志，再調(diào)用原始函數(shù)羞芍。

若decorator本身需要傳入?yún)?shù)哗戈，就需要編寫(xiě)一個(gè)返回decorator的高階函數(shù)，寫(xiě)出來(lái)會(huì)更加復(fù)雜荷科，如：自定義log的文本：

def log(text):
    def decorator(func):
        def wrapper(*args, **kw):
            print('%s %s():' % (text, func.__name__))
            return func(*args, **kw)
        return wrapper
    return decorator

使用后:

@log('execute')
def now():
    print('2020-06-05')

now()
# execute now():
# 2020-06-05

3層嵌套的效果是這樣的唯咬，now = log('execute')(now)。首先執(zhí)行log('execute')畏浆，返回的是decorator函數(shù)胆胰，再調(diào)用返回的函數(shù)，參數(shù)是now函數(shù)刻获，返回值最終是wrapper函數(shù)煮剧。

函數(shù)也是對(duì)象，它有__name__等屬性将鸵，經(jīng)過(guò)哦decorator裝飾之后，'__name__'屬性從原來(lái)的函數(shù)名變成了'wrapper'佑颇。因?yàn)榉祷氐哪莻€(gè)wrapper()函數(shù)名字就是wrapper顶掉，所以，幼把原始函數(shù)的__name__等屬性復(fù)制到wrapper()函數(shù)中挑胸，否則痒筒，有些依賴(lài)函數(shù)簽名的代碼執(zhí)行會(huì)出錯(cuò)。

python中內(nèi)置了funtools.wraps，就是干這個(gè)事情的：

import functools
def log(func):
    @functools.wraps(func)
    def wrapper(*args, **kw):
        print('call %s()' % func.__name__)
        return func(*args, **kw)
    return wrapper

import functools是導(dǎo)入functools模塊簿透。

偏函數(shù)

偏函數(shù)移袍，即functools模塊中的一個(gè)功能函數(shù)partial，functools.partial的作用就是老充，把一個(gè)函數(shù)的某些參數(shù)給固定住(即默認(rèn)值)葡盗，返回一個(gè)新的函數(shù)，調(diào)用這個(gè)新函數(shù)會(huì)更加簡(jiǎn)單啡浊。

當(dāng)函數(shù)的參數(shù)太多觅够，需要簡(jiǎn)化時(shí)，使用functools.partial創(chuàng)建一個(gè)新的函數(shù)巷嚣，新函數(shù)可以固定原函數(shù)部分參數(shù)喘先，從而調(diào)用時(shí)更簡(jiǎn)單。