Python入門系列28 - 進(jìn)階必修之匿名函數(shù)與高階函數(shù)
Python入門系列28
進(jìn)階必修之匿名函數(shù)與高階函數(shù)
本篇閱讀時間約為 7 分鐘。
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前言
嗨！大家好哇，讓我們繼續(xù)回歸Python入門系列之路，本章為進(jìn)階篇，介紹的是匿名函數(shù)與高階函數(shù)。
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匿名函數(shù)之 lambda 表達(dá)式
見名知意，所謂的匿名函數(shù)就是沒有名字的函數(shù)。我們平時所寫的函數(shù)都是帶有名字和參數(shù)的，并且有返回值，而匿名函數(shù)的寫法卻非常簡潔，對于初學(xué)者而言，代碼的閱讀性可能會較差一些，但是多加實踐，看習(xí)慣了之后就能明白所謂的lambda表達(dá)式是什么意思了！接下來還是用示例說話，場景是這樣的：有個函數(shù)，傳入兩個參數(shù)a和b，在函數(shù)內(nèi)部將他們做差，并將結(jié)果返回。
示例1 - 普通函數(shù)：
def?sub(a,?b):
????return?a?-?b
result?=?sub(1,?2)
print(result)
>>>?-1
示例2 - 匿名函數(shù)：
sub?=?lambda?a,?b:?a?-?b
result?=?sub(1,?2)
print(result)
解釋一下上面的案例，使用 python 中的 lambda 關(guān)鍵詞來定義匿名函數(shù)，參數(shù)在冒號前面，表達(dá)式在冒號后面，將整個 lambda 表達(dá)式賦予一個變量sub，通過調(diào)用sub傳入?yún)?shù)得到結(jié)果result，與普通函數(shù)得到一致的結(jié)果。
匿名函數(shù)的寫法，通過關(guān)鍵詞 lambda 來表示匿名，基于數(shù)學(xué)中的λ演算得名。lambda表達(dá)式完整的寫法公式如下：
lambda?parameter_list?:?expression
什么意思呢？通過 lambda 后面跟上傳入的參數(shù)，加上冒號，以及冒號后面的表達(dá)式組成了匿名函數(shù)，注意：冒號后面一定要是表達(dá)式！
表達(dá)式意味著，如果我們寫成賦值語句或者for循環(huán)語句等非表達(dá)式語句，那么 lambda 表達(dá)式則會報錯！如下：
所以由此引出了匿名函數(shù) lambda 中常用的三元表達(dá)式。
示例3 - Python的三元表達(dá)式：
假設(shè)現(xiàn)在有兩個變量，a = 1，b = 2，請使用一行代碼來判斷 a 小于 b ，若 a 小于 b 為真，則將 a 的值返回。
a?=?1
b?=?2
result?=?a?if?a?else?b
print(result)
result 這一行就是所謂的 Python 中的三元表達(dá)式，用中文描述一下就是：
條件為真時返回的結(jié)果?if?條件判斷?else?條件為假時返回的結(jié)果
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高階函數(shù)
高階函數(shù)，Python中自帶了一些高階特性的函數(shù)，在某些特定場景下非常實用，這里舉幾個常用的，當(dāng)然也會結(jié)合具體場景去說，畢竟要結(jié)合使用不能濫用！
1. map 函數(shù)
map 函數(shù)，map中文意思是地圖的意思，但是在程序中代表映射的意思。高中學(xué)過的映射，不知大家是否還記得！跟那個意思差不多。。。
場景如下：現(xiàn)在有一個 list_a ，它其中的包含著 1~6 的數(shù)字，請將此集合中的數(shù)字都乘以 2 ，最終得到的結(jié)果組成一個新的 list_b。
list_a?=?[1,?2,?3,?4,?5,?6]
xxxxx
得到 list_b不使用 map ，你會怎么做呢？思考一下，然后再看下面的答案：
list_a?=?[1,?2,?3,?4,?5,?6]
list_b?=?[]
def?double_fun(a):
????return?2?*?a
for?a?in?list_a:
????list_b.append(double_fun(a))
print(list_b)
通過 for 循環(huán)取出?list?每個值，在對其調(diào)用乘2的函數(shù)，最后將結(jié)果進(jìn)行拼接，得到 list_b 。
使用 map 函數(shù)之前，先了解下 map 函數(shù)語法：
map(function, iterable,...)
map()?會根據(jù)提供的函數(shù)對指定序列做映射。
第一個參數(shù) function 以參數(shù)序列中的每一個元素調(diào)用 function 函數(shù)，返回包含每次 function 函數(shù)返回值的新列表。
list_a?=?[1,?2,?3,?4,?5,?6]
def?double_fun(a):
????return?2?*?a
result?=?map(double_fun,?list_a)
print(result)
print(type(result))
print(list(result))
可以看到，素質(zhì)三連print！得到的結(jié)果，map返回的結(jié)果是一個 map 對象，而它本身的類型就是 map，將其轉(zhuǎn)化為 list，可以得到與不用 map 函數(shù)時的一樣結(jié)果！
實際上，如果會活學(xué)活用的話，還可以將上述代碼進(jìn)行縮減，用我們剛學(xué)過的 lambda 表達(dá)式來完成！
list_a?=?[1,?2,?3,?4,?5,?6]
#?def?double_fun(a):
#?????return?2?*?a
result?=?map(lambda?a:?2?*?a,?list_a)
print(list(result))
將普通函數(shù)注釋掉，使用匿名函數(shù)來完成，實際上就3行代碼即可完成，如下：
如果有多個參數(shù)作為匿名函數(shù)的入?yún)⑷绾螌懩兀?/span>
可以使用 pycharm 自帶的源碼查看功能，查看 map 函數(shù)的定義，按住 Ctrl 點擊 map 即可：
map 第一個參數(shù)傳入函數(shù)名稱，第二個傳入的是一個可以迭代的對象，例如list，而用紅框標(biāo)出來的其中包括了一個 * 號，在Python中參數(shù)前面跟一個星號代表多個形參的意思。所以我們可以寫法如下，當(dāng)有兩個相同 list 時，多次傳入 map 函數(shù)中即可：
list_a?=?[1,?2,?3,?4,?5,?6]
list_b?=?[1,?2,?3,?4,?5,?6]
result?=?map(lambda?a,?b:?2?*?a?+?2?*?b,?list_a, list_b)
print(list(result))
現(xiàn)在是相同的個數(shù)的 list ，如果要是不同個數(shù)內(nèi)容的 list 會如何？做個實驗，將 list_b 的個數(shù)改為 10 個觀察下：
list_a?=?[1,?2,?3,?4,?5,?6]
list_b?=?[1,?2,?3,?4,?5,?6,?7,?8,?9,?10]
result?=?map(lambda?a,?b:?2?*?a?+?2?*?b,?list_a,?list_b)
print(list(result))
可以看到，即使兩個不同內(nèi)容的list進(jìn)行map計算，最終結(jié)果也會根據(jù)內(nèi)容少的list得到最終結(jié)果，也就是只進(jìn)行前6位的計算。
2. reduce 函數(shù)
reduce 函數(shù)不能直接進(jìn)行引用，在 Python3 中，reduce() 函數(shù)已經(jīng)被從全局命名空間里移除了，它現(xiàn)在被放置在 functools 模塊里，如果想要使用它，則需要通過引入 functools 模塊來調(diào)用 reduce() 函數(shù)，還是先來看下 reduce 函數(shù)的語法使用：
reduce(function, iterable[, initializer])
function -- 函數(shù)，有兩個參數(shù)
iterable -- 可迭代對象
initializer -- 可選，初始參數(shù)
函數(shù)將一個數(shù)據(jù)集合（鏈表，元組等）中的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行下列操作：用傳給 reduce 中的函數(shù) function（有兩個參數(shù)）先對集合中的第 1、2 個元素進(jìn)行操作，得到的結(jié)果再與第三個數(shù)據(jù)用 function 函數(shù)運(yùn)算，最后得到一個結(jié)果。
老規(guī)矩，點進(jìn)去看源碼，其中有官方的文檔注釋：
咱們就用它注釋中的例子來實踐一下，作為 reduce 的第一個函數(shù)，入?yún)⒈仨毷莾蓚€參數(shù)，否則會報錯，例如下面：
改成官方例子：
from?functools?import?reduce
result?=?reduce(lambda?x,?y:?x?+?y,?[1,?2,?3,?4,?5])
print(result)
print(type(result))
素質(zhì)二連，print出結(jié)果，可以看到這次與 map 函數(shù)不同，返回的結(jié)果是一個計算后的整數(shù) 15 ！這個 reduce 函數(shù)是怎么算出來的呢？仔細(xì)看過注釋的同學(xué)一定知道怎么來的了，實際上就是這樣來的：
?reduce(lambda?x,?y:?x+y,?[1,?2,?3,?4,?5])??--->??((((1+2)+3)+4)+5)
第一次計算時，x = 1，y = 2，于是將 1 + 2 = 3 的結(jié)果作為下一次調(diào)用時入?yún)⒌膞，而第二次計算時的 y 則是列表中的數(shù)字3 ......以此類推。
(1+2) --> ((1+2)+3) --> ....? -->?((((1+2)+3)+4)+5)
reduce 函數(shù)是一個連續(xù)計算的函數(shù)！
再來看下 reduce 函數(shù)的第三個參數(shù)，初始化第一個入?yún)⒅担?/span>
from?functools?import?reduce
result?=?reduce(lambda?x,?y:?x?+?y,?[1,?2,?3,?4,?5],?10)
print(result)
這個計算的順序則是第一次 x = 10，y = 1，將 x+y 的值 11 賦予第二次計算的 x 作為入?yún)ⅲ诙斡嬎銜r的 y = 2，第二次計算結(jié)果等于 11 + 2 = 13 .... 以此類推。
(10+1) -->?(10+1)+2) -->?((10+1)+2)+3) .... --> ((((10+1)+2)+3)+4)+5)
3. filter 函數(shù)
filter 函數(shù)，這個英文單詞的中文含義是過濾的意思。依然是看下官方語法：
filter(function, iterable)
function -- 判斷函數(shù)。
iterable -- 可迭代對象。
filter() 函數(shù)用于過濾序列，過濾掉不符合條件的元素，返回由符合條件元素組成的新列表。
該接收兩個參數(shù)，第一個為函數(shù)，第二個為序列，序列的每個元素作為參數(shù)傳遞給函數(shù)進(jìn)行判，然后返回 True 或 False，最后將返回 True 的元素放到新列表中。
示例，請將下面的 list 中為小寫字母的字符串提取出來，生成一個新的列表：
list_word?=?['a',?'A',?'B',?'c',?'D',?'E',?'f']
思考一下再看答案喲：
list_word?=?['a',?'A',?'B',?'c',?'D',?'E',?'f']
result?=?filter(lambda?word:?word?if?word.islower()?else?False,?list_word)
print(result)
print(list(result))
>>>?0x000001D82D743080>
>>>?['a',?'c',?'f']
結(jié)果如上圖，通過字符串的自帶函數(shù)，islower() 可以判斷字符串是否是小寫字母，若是小寫字母則返回一個 True ，可以看到筆者的 lambda 表達(dá)式用了一個三元表達(dá)式的寫法，來過濾掉了原列表的大寫字母，是不是很簡潔呢！畢竟人生苦短，我用Python啊！
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map - reduce 擴(kuò)展知識
map / reduce 實際上是大數(shù)據(jù)中的一個編程模型，其中 map 代表映射的意思，reduce 代表歸約的意思，而這個模型主要是用來進(jìn)行并行計算的！可以用一張圖來看生動的看下 hadoop （Hadoop是一個由Apache基金會所開發(fā)的分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)。）中的 map / reduce：
做三明治，用到了各種蔬菜，首先我們先將每個蔬菜切碎，通過map 映射成碎片，在使用 reduce 進(jìn)行并行計算使之合體！
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總結(jié)
說一些學(xué)習(xí)上的技巧，對于一個新的函數(shù)，首先學(xué)習(xí)看它的語法，第一時間可以去找官方文檔看，比如點進(jìn)去看它的官方注釋，如果英文看不懂的話呢，可以去菜鳥教程上搜下，上面也是有不少官方文檔的定義，都是中文教程。寫到現(xiàn)在，大部分Python小課堂上的小實例都是非常簡單的，入門與進(jìn)階通俗易懂，但是不要小瞧這些小 demo ，如果你真的把它們都弄明白了，就像前期種下一顆種子一樣，穩(wěn)定根基之后必將作為長成參天大樹的必要前提！
至此完！
