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Python的函数式编程-传入函数、排序算法、函数作为返回值、匿名函数、偏函数、装饰器

函数是Python内建支持的一种封装,我们通过把大段代码拆成函数,通过一层一层的函数调用,就可以把复杂任务分解成简单的任务,这种分解可以称之为面向过程的程序设计。函数就是面向过程的程序设计的基本单元。
传入函数
函数的本身也可以作为参数。
Python内建的mapreduce的函数。(来源于谷歌的,后来被道格这家伙开源了,成为当今处理大数据最火热的hadoop中的计算模型---MapReduce)
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。
1 #使用map()完成平方的计算2 def f(x):3     return x*x4 l = [1,2,3,4,5,6,7,8]5 print map(f, l)  #[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64]

请注意我们定义的函数f。当我们写f时,指的是函数对象本身,当我们写f(1)时,指的是调用f函数,并传入参数1,期待返回结果1。

因此,map()传入的第一个参数是f,即函数对象本身。

map()函数这种能够接收函数作为参数的函数,称之为高阶函数(Higher-order function)。

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)
 1 #使用reduce完成一个求和计算 2 def add(x,y): 3     return x+y 4 print reduce(add ,l) #36 5   6 #使用mapreduce实现将数字字符串转换为整数 7 def str2int(s): 8     def fn(x, y): 9         return x * 10 + y10     def char2num(s):11         return {0: 0, 1: 1, 2: 2, 3: 3, 4: 4, 5: 5, 6: 6, 7: 7, 8: 8, 9: 9}[s]12     return reduce(fn, map(char2num, s))13 print str2int(12345)

排序算法  

排序也是在程序中经常用到的算法。无论使用冒泡排序还是快速排序,排序的核心是比较两个元素的大小。
通常规定,对于两个元素xy,如果认为x < y,则返回-1,如果认为x == y,则返回0,如果认为x > y,则返回1,这样,排序算法就不用关心具体的比较过程,而是根据比较结果直接排序。
Python内置的sorted()函数就可以对list进行排序。
 
1 #自定义平排序规则,对数据从大到小排序2 def myOrder(x , y):3     if x > y:4         return -15     elif x< y:6         return 17     else: return 08 print sorted(l, myOrder)

函数作为返回值

高阶函数除了可以接受函数作为参数外,还可以把函数作为结果值返回。
 1 #一个求和函数,将函数作为返回值 2 def laz_sum(*args): 3     def sum(): 4         ax = 0 5         for n in args: 6             ax = ax + n 7         return ax 8     return sum 9  10 ff = laz_sum(*l) #<function add at 0x021448B0>11 print ff() #36

在这个例子中,我们在函数lazy_sum中又定义了函数sum,并且,内部函数sum可以引用外部函数lazy_sum的参数和局部变量,当lazy_sum返回函数sum时,相关参数和变量都保存在返回的函数中,这种称为“闭包(Closure)”的程序结构拥有极大的威力。

请再注意一点,当我们调用lazy_sum()时,每次调用都会返回一个新的函数,即使传入相同的参数:

>>> f1 = lazy_sum(1, 3, 5, 7, 9)>>> f2 = lazy_sum(1, 3, 5, 7, 9)>>> f1==f2False

f1()f2()的调用结果互不影响。

匿名函数
当我们在传入函数时,有些时候,不需要显式地定义函数,直接传入匿名函数更方便。
在Python中,对匿名函数提供了有限支持。还是以map()函数为例,计算f(x)=x2时,除了定义一个f(x)的函数外,还可以直接传入匿名函数:
#使用匿名函数实现平方计算
print map(lambda x:x*x,l)

匿名函数lambda x: x * x实际上就是:

def f(x):    return x * x

关键字lambda表示匿名函数,冒号前面的x表示函数参数。

匿名函数有个限制,就是只能有一个表达式,不用写return,返回值就是该表达式的结果。

。此外,匿名函数也是一个函数对象,也可以把匿名函数赋值给一个变量,再利用变量来调用该函数:

>>> f = lambda x: x * x>>> f<function <lambda> at 0x10453d7d0>>>> f(5)25

同样,也可以把匿名函数作为返回值返回,比如:

def build(x, y):    return lambda: x * x + y * y
装饰器
由于函数也是一个对象,而且函数对象可以被赋值给变量,所以,通过变量也能调用该函数。
函数对象有一个__name__属性,可以拿到函数的名字。
现在,假设我们要增强now()函数的功能,比如,在函数调用前后自动打印日志,但又不希望修改now()函数的定义,这种在代码运行期间动态增加功能的方式,称之为“装饰器”(Decorator)。
本质上,decorator就是一个返回函数的高阶函数。
#实现一个装饰器,打印日志文件
 1 def log(func): 2     def wrapper(*args,**kw): 3         print 运行%s()方法:% func.__name__ 4         return func(*args, **kw) 5     return wrapper 6 @log 7 def now(): 8     print "2014-11-13" 9  10 now() #调用

观察上面的log,因为它是一个decorator,所以接受一个函数作为参数,并返回一个函数。我们要借助Python的@语法,把decorator置于函数的定义处。

@log放到now()函数的定义处,相当于执行了语句:

now = log(now)
wrapper()函数的参数定义是(*args, **kw),因此,wrapper()函数可以接受任意参数的调用。在wrapper()函数内,首先打印日志,再紧接着调用原始函数。

因为我们讲了函数也是对象,它有__name__等属性,但你去看经过decorator装饰之后的函数,它们的__name__已经从原来的‘now‘变成了‘wrapper‘

>>> now.__name__‘wrapper‘

因为返回的那个wrapper()函数名字就是‘wrapper‘,所以,需要把原始函数的__name__等属性复制到wrapper()函数中,否则,有些依赖函数签名的代码执行就会出错。

Python内置的functools.wraps就是干这个事的,所以,一个完整的decorator的写法如下:

1 import functools2 3 def log(func):4     @functools.wraps(func)5     def wrapper(*args, **kw):6         print call %s(): % func.__name__7         return func(*args, **kw)8     return wrapper

或者针对带参数的decorator:

 1 import functools 2  3 def log(text): 4     def decorator(func): 5         @functools.wraps(func) 6         def wrapper(*args, **kw): 7             print %s %s(): % (text, func.__name__) 8             return func(*args, **kw) 9         return wrapper10     return decorator

import functools是导入functools模块。模块的概念稍候讲解。现在,只需记住在定义wrapper()的前面加上@functools.wraps(func)即可。

偏函数
Python的functools模块提供了很多有用的功能,其中一个就是偏函数(Partial function)。要注意,这里的偏函数和数学意义上的偏函数不一样。
主要作用:functools.partial的作用就是,把一个函数的某些参数(不管有没有默认值)给固定住(也就是设置默认值),返回一个新的函数,调用这个新函数会更简单。
例如int()默认是将一个字符串转化为十进制的整数,那如果我要默认转换为二进制的呢?

以直接使用下面的代码创建一个新的函数int2

>>> import functools>>> int2 = functools.partial(int, base=2)>>> int2(‘1000000‘)64>>> int2(‘1010101‘)85
最后,创建偏函数时,要从右到左固定参数,就是说,对于函数f(a1, a2, a3),可以固定a3,也可以固定a3a2,也可以固定a3a2a1,但不要跳着固定,比如只固定a1a3,把a2漏下了。如果这样做,调用新的函数会更复杂。

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