Python入门教程第61篇 函数进阶之偏函数

Posted 2022-03-01 不剪发的Tony老师

本篇我们介绍偏函数（partial function）的概念，以及如何利用 functools 模块中的 partial 函数定义偏函数。

偏函数的概念

以下示例定义了一个乘法函数，可以将两个参数相乘：

def multiply(a, b):
    return a*b

有时候，我们仅仅想要将一个参数和指定的数字（例如 2）相乘。为此，我们可以重用上面的 multiply 函数，例如：

def double(a):
    return multiply(a,2)

函数 double 返回了函数 multiply，它将数字 2 传递给了函数 multiply 的第二个参数。

以下示例调用了 double 函数：

result = double(10)
print(result)    

将以上代码合并到一起：

def multiply(a, b):
    return a*b


def double(a):
    return multiply(a, 2)


result = double(10)
print(result)  # 20

可以看出， double 函数固定了 multiply 函数的第二个参数值，从而创建了一个更加简单的新函数。也就是说，double 函数简化了 multiply 函数的复杂性和功能。在 Python 中，这种 double 函数被称为偏函数（partial function）。

在实际使用中，当我们想要简化某个函数的参数个数，从而简化函数功能时可以使用偏函数。

由于用户不时需要创建偏函数，Python 在标准模块 functools 中提供了 partial 函数，可以帮助我们更方便地定义偏函数。

functools 模块中的 partial 函数

以下是functools 模块中 partial 函数的语法：

functools.partial(fn, /, *args, **kwargs)

函数 partial 返回的结果是一个新的可被调用的偏函数对象。当我们调用该对象时，Python 会使用位置参数 args 和关键字参数 kwargs 调用 fn 函数。以下示例使用 partial 函数定义上面的 double 函数：

from functools import partial

def multiply(a, b):
    return a*b


double = partial(multiply, b=2)

result = double(10)
print(result)

输出结果如下：

20

以上示例的执行过程如下：

• 首先，从 functools 模块中导入 partial 函数。
• 然后，定义 multiply 函数。
• 最后，调用 partial 函数返回一个偏函数对象并赋予变量 double。

当我们调用 double 对象时，Python 实际调用的是 multiply 函数，同时参数 b 的值默认为 2。

如果我们将更多的参数传递给偏函数对象，Python 会将它们赋值给 args 参数。如果我们将额外的关键字参数传递给偏函数对象，Python 会将它们赋值给 kwargs 参数。因此，我们也可以这样调用 double 函数：

double(10, b=3)

以上示例中， Python 会调用 multiply 函数并将数字 3（而不是 2）传递给参数。因此输出的结果如下：

30

偏函数与变量

有时候我们可能想要使用变量定义偏函数，例如：

from functools import partial


def multiply(a, b):
    return a*b


x = 2
f = partial(multiply, x)

result = f(10)  # 20
print(result)

x = 3
result = f(10)  # 20
print(result)

以上示例中，我们将变量 x 从 2 修改为 3，希望 f(10) 返回 30 ，而不是 20。

但是，f(10) 还是返回了 20。这是因为 Python 在以下语句中计算了 x 的值：

f = partial(multiply, x)

所以，当我们在后面的代码中将 x 的值修改为 3 时，偏函数的定义不会改变。

总结

• Python 利用 functools 模块中的 partial 函数定义偏函数（partial function）。