python函数式编程之高阶函数学习

Posted 2020-10-15 只要闪电降临 就会有跳舞的火焰

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基本概念

函数式编程，是一种抽象程度很高的编程范式，纯粹的函数式编程语言编写的函数没有变量。因此，任意一个函数，只要输入确定，输出就确定的这种函数我们称之为纯函数，我们称这种函数没有副作用。而允许使用白变量的程序设计语言，由于函数内部的变量状态是不确定的，同样的输入可能有不同的输出，我们称这种函数为有副作用的。
函数式编程的一个特点就是，允许把函数本身作为参数传递给另一个函数，还允许返回一个函数！
Python对函数式编程提供部分支持。由于Python允许使用变量，因此，Python不是纯函数式编程语言。
（这部分内容摘抄与廖雪峰老师的博客文章，自己也进行了学习）

高阶函数

• 变量可以指向函数

  #变量可以指向函数
  f = abs;
  print(abs(-10));#10
  print(f(-10));#10
  #在这里用f和abs调用的结果和效果是一样的

  说明变量f 已经指向了函数 abs本身。

• 函数名也是变量
  函数名就是指向函数的变量。如：

  abs = 10;
  print(abs(-10));
  # Traceback (most recent call last):
  #   File "test01.py", line 164, in <module>
  #     print(abs(-10));
  # TypeError: ‘int‘ object is not callable

  abs已经被赋值10，是一个指向10的变量了，就不能通过abs（-10）来调用该函数了，因为abs这个变量已经不指向求绝对值函数了。

• 传入函数
  就是一个函数可以作为另一个函数的参数，这种函数称为高阶函数。

  #一个简单的高阶函数
  def add(x, y, f):
      return f(x) + f(y);
  print(add(5, -6, abs));#11

map/reduce

python内建了map()和reduce()函数。

• map()函数
  map函数接收两个参数，一个是函数，一个是iterable（可迭代的对象），map将传入的函数一次作用到序列的每个元素，并把结果作为新的iterator返回。

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

• reduce()函数
  该函数必须接收两个参数，reduce把函数结果继续和序列的下一个元素做累积计算。
  如：累加

  #reduce()函数
  from functools import reduce;
  def add1(x, y):
      return x + y;
  print(reduce(add1, [1, 3, 5, 7, 9]));#25

  这并不是reduce的用武之地，当我们要把上面的数列变成整数13579时，reduce就排上用场了：

  def fn(x, y):
      return x * 10 + y;
  print(reduce(fn, [1, 3, 5, 7, 9]));

  这个例子也没什么意义，但是当我们要把字符串 str 转换成int的函数时，就用上了reduce（结合map）。

filter()函数

• filter
  python内置的filter函数用于过滤序列。和map类似也接收一个函数和一个序列，但是不同的是，filter把传入的函数依次作用于每个元素，然后根据返回值是true还是false决定保留还是丢弃该元素。
  在一个list中，删掉偶数，只保留奇数：

  #filter函数
  #在一个list中删除偶数，只保留奇数
  def is_odd(n):
      return n % 2 == 1;
  print(list(filter(is_odd, [1, 2, 4, 5, 6, 9, 10, 15])));
  # 1, 5, 9, 15

• 用filter求素数
  思想：计算素数的一个方法是埃氏筛法，它的算法理解起来非常简单：

1. 首先，列出从2开始的所有自然数，构造一个序列：

   2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, ...

2. 取序列的第一个数2，它一定是素数，然后用2把序列的2的倍数筛掉：

   3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, ...

3. 取新序列的第一个数3，它一定是素数，然后用3把序列的3的倍数筛掉：

   5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, ...

4. 取新序列的第一个数5，然后用5把序列的5的倍数筛掉：

   7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, ...

不断筛下去，就可以得到所有的素数。
注明：该算法描述来源于廖雪峰老师的文章。

sorted()函数

排序算法

#sorted函数排序
print(sorted([36, -2, 5, 7, 1, -10]));
# [-10, -2, 1, 5, 7, 36];

sorted也是一个高阶函数，可以接受一个key函数来实现自定义的排序，列如按绝对值大小排序：

#sorted函数排序
print(sorted([36, -2, 5, 7, 1, -10], key=abs));
# [1, -2, 5, 7, -10, 36]

sorted函数可以用来对字符串进行排序。
sorted()也是一个高阶函数。用sorted()排序的关键在于实现一个映射函数。

总结

对函数式编程的学习这部分比较重要，学习这部分让我想到了前端框架reactJs，react也是强调函数式编程的，也是react的特性。就是说一个函数可可以作为另一个函数的参数。上面的学习例子都是很简单的，需要自己不断的练习。