Python 函数式编程和面向对象编程

Posted 2020-10-15

函数式编程

函数：function。
函数式：functional，一种编程范式。函数式编程是一种抽象计算机的编程模式。
函数！= 函数式（如计算！=计算机）

如下是不同语言的抽象 层次不同

 

• 高阶函数

能接收函数做参数的函数:

1.变量可以指向函数
2.函数的参数可以接收变量
3.一个函数可以接收另一个函数作为参数

例子

接收abs函数，定义一个函数，接收x，y，z三个参数。其中x，y是数值，z是函数 。

def add(x,y,z):
    return z(x)+z(y)
print add(-2,-3,abs)

其他高阶函数：map()函数、reduce()函数、filter()函数。

PS：Python的函数不但可以返回int、str、list、dict等数据类型，还可以返回函数！

闭包

像这种内层函数引用了外层函数的变量（参数也算变量），然后返回内层函数的情况，称为闭包（Closure）。

特点是返回的函数还引用了外层函数的局部变量，所以，要正确使用闭包，就要确保引用的局部变量在函数返回后不能变。举例如下：

# 希望一次返回3个函数，分别计算1x1,2x2,3x3:
def count():
    fs = []
    for i in range(1, 4):
        def f():
             return i*i
        fs.append(f)
    return fs

f1, f2, f3 = count()

你可能认为调用f1()，f2()和f3()结果应该是1，4，9，但实际结果全部都是 9（请自己动手验证）。

原因就是当count()函数返回了3个函数时，这3个函数所引用的变量 i 的值已经变成了3。由于f1、f2、f3并没有被调用，所以，此时他们并未计算 i*i，当 f1 被调用时：

>>> f1()
9     # 因为f1现在才计算i*i，但现在i的值已经变为3

因此，返回函数不要引用任何循环变量，或者后续会发生变化的变量。

匿名函数（lambda ）

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

通过对比可以看出，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，不写return，返回值就是该表达式的结果，返回函数的时候，也可以返回匿名函数。）

装饰器 decorator

Python 的 decorator 本质上就是一个高阶函数，它接收一个函数作为参数，然后，返回一个新函数。

使用 decorator 用 Python 提供的 @ 语法，这样可以避免手动编写 f = decorate(f) 这样的代码，极大简化Python代码。

 

模块

导入系统自带的模块 math：

import math

如果我们只希望导入用到的 math 模块的某几个函数，而不是所有函数，可以用下面的语句：

 from math import pow, sin, log

如果遇到名字冲突怎么办？

如果使用 import 导入模块名，由于必须通过模块名引用函数名，因此不存在冲突；

如果使用from...import 导入log函数，势必引起冲突。这时，可以给函数起个“别名”来避免冲突：

from math import log
from logging import log as logger   # logging的log现在变成了logger

print log(10)   # 调用的是math的log
logger(10, ‘import from logging‘)   # 调用的是logging的log

动态导入模块

下面代码先尝试从cStringIO导入，如果失败了（比如cStringIO没有被安装），再尝试从StringIO导入。

try:
    from cStringIO import StringIO
except ImportError:
    from StringIO import StringIO

利用import ... as ...，还可以动态导入不同名称的模块

try:
    import json
except ImportError:
    import simplejson as json

PS：

1. Python的新版本会引入新的功能，但是实际上这些功能在上一个老版本中就已经存在了。要“试用”某一新的特性，就可以通过导入__future__模块的某些功能来实现。
2. 如何区分包和普通目录：包下面有个__init__.py每层都有。

面向对象编程

定义类并创建实例

定义一个Person类如下

class Person(object):
    pass

(object)，表示该类是从哪个类继承下来的。

创建实例

xiaoming = Person()

如何让每个实例拥有各自不同的属性？

由于Python是动态语言，对每一个实例，都可以直接给他们的属性赋值，例如，给xiaoming这个实例加上name、gender和birth属性：

xiaoming = Person()
xiaoming.name = ‘Xiao Ming‘
xiaoming.gender = ‘Male‘
xiaoming.birth = ‘1990-1-1‘

给xiaohong加上的属性不一定要和xiaoming相同：

xiaohong = Person()
xiaohong.name = ‘Xiao Hong‘
xiaohong.school = ‘No. 1 High School‘
xiaohong.grade = 2

`实例的属性可以像普通变量一样进行操作：

xiaohong.grade = xiaohong.grade + 1

初始化实例属性

class Person(object):
    def __init__(self, name, gender, birth):
        self.name = name
        self.gender = gender
        self.birth = birth

__init__()方法的第一个参数必须是 self（也可以用别的名字，但建议使用习惯用法）。后续参数则可以自由指定，和定义函数没有任何区别。

相应地，创建实例时，就必须要提供除 self 以外的参数：

xiaoming = Person(‘Xiao Ming‘, ‘Male‘, ‘1991-1-1‘)
xiaohong = Person(‘Xiao Hong‘, ‘Female‘, ‘1992-2-2‘)

定义实例方法

class Person(object):
    def __init__(self, name):
        self.__name = name
  
    def get_name(self): #它的第一个参数永远是 self，指向调用该方法的实例本身
        return self.__name

定义类方法(类似Java的静态方法)

class Person(object):
    count = 0
    @classmethod
    def how_many(cls): #类方法
        return cls.count
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        Person.count = Person.count + 1
 
print Person.how_many()
p1 = Person(‘Bob‘)
print Person.how_many()

访问限制

如果一个属性由双下划线开头(__)，该属性就无法被外部访问(相当于private)。但是，如果一个属性以"__xxx__"的形式定义，那它又可以被外部访问了，以"__xxx__"定义的属性在 Python 的类中被称为特殊属性，有很多预定义的特殊属性可以使用，通常我们不要把普通属性用"__xxx__"定义。

• 题目

请定义Person类的__init__方法，除了接受 name、gender 和 birth外，还可接受任意关键字参数，并把他们都作为属性赋值给实例。
要定义关键字参数，使用**kw；
除了可以直接使用self.name = ‘xxx‘设置一个属性外，还可以通过 setattr(self, ‘name‘, ‘xxx‘)设置属性。

• 参考代码:

class Person(object):
    def __init__(self, name, gender, birth, **kw):
        self.name = name
        self.gender = gender
        self.birth = birth
        for k, v in kw.iteritems():
            setattr(self, k, v)
xiaoming = Person(‘Xiao Ming‘, ‘Male‘, ‘1990-1-1‘, job=‘Student‘)
print xiaoming.name
print xiaoming.job

类的继承

继承一个类

class Person(object):
    def __init__(self, name, gender):
        self.name = name
        self.gender = gender

定义 Student 类时，只需要把额外的属性加上，例如score：

class Student(Person):
    def __init__(self, name, gender, score):
        super(Student, self).__init__(name, gender)
        self.score = score

一定要用super(Student, self).__init__(name, gender)去初始化父类，否则，继承自Person的Student将没有name 和 gender。函数super(Student, self)将返回当前类继承的父类，即 Person，然后调用__init__()方法，注意self参数已在super()中传入，在__init__()中将隐式传递，不需要写出（也不能写）

判断类型

函数isinstance()可以判断一个变量的类型

>>> isinstance(p, Person)

获取对象信息

除了用isinstance()判断它是否是某种类型的实例外，type() 函数获取变量的类型，它返回一个 Type 对象。可以用dir()函数获取变量的所有属性： dir(s)。