13-01高阶函数

Posted 2020-12-21 cishi

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了13-01高阶函数相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

明确目的（本章知识点）
模拟教学（尝试讲清楚）
重复回顾（老占位行）
概念简化（把知识点简化成一两句话）

明确目的（本章知识点）

什么是高阶函数
实例-方便理解函数是如何作为参数或者返回值的
函数作为参数的场景
函数作为返回值的场景
函数即作为参数又作为返回值的场景
python内置3个高阶函数-map、filter、reduce

模拟教学（尝试讲清楚）

1、什么是高阶函数

有一个函数，它的参数是函数
有一个函数，它的返回值是函数
有一个函数，它的参数和返回值都是函数
如上三个函数，都是高阶函数。一句话总结就是：（参数是函数）或者（返回值是函数）的函数，就是高阶函数。

2、实例-方便理解函数是如何作为参数或者返回值的

廖雪峰大神写得非常好，我就直接复制整理过来了。

以Python内置的求绝对值的函数abs()为例，调用该函数用以下代码：

>>> abs(-10)
10

但是，如果只写abs呢？

>>> abs
<built-in function abs>

可见，abs(-10)是函数调用，而abs是函数本身。

要获得函数调用结果，我们可以把结果赋值给变量：

>>> x = abs(-10)
>>> x
10

但是，如果把函数本身赋值给变量呢？

>>> f = abs
>>> f
<built-in function abs>

结论：函数本身也可以赋值给变量，即：变量可以指向函数。

如果一个变量指向了一个函数，那么，可否通过该变量来调用这个函数？用代码验证一下：

>>> f = abs
>>> f(-10)
10

成功！说明变量f现在已经指向了abs函数本身。直接调用abs()函数和调用变量f()完全相同。

3、函数作为参数的场景

先来个简单的例子理解理解

如下add函数就是高阶函数，f就是一个函数

In [156]: def add(x, y, f):
...: return f(x) + f(y)
...:
In [157]: add(-5, 6, abs) 
Out[157]: 11

实际应用中的场景，比如排序算法
需求：写一个函数，传入一个列表。并对列表的值进行排序

例1：实现版本1，先实现最基本的功能，默认是逆序
In [178]: def sort(it): 
     ...:     ret = [] 
     ...:     for x in it: 
     ...:         for i, e in enumerate(ret): 
     ...:             if x > e: 
     ...:                 ret.insert(i, x) 
     ...:                 break 
     ...:         else: 
     ...:             ret.append(x) 
     ...:     return ret 

In [179]: sort([1, 2, 34, 6, 8, 5])
Out[179]: [34, 8, 6, 5, 2, 1]

例2：例1中只支持顺序排序，如果我要顺序排序呢，是否又要重写一个呢，来个版本2的，当r为True时就是顺序了
In [180]: def sort(it, r=False): 
     ...:     ret = [] 
     ...:     for x in it: 
     ...:         for i, e in enumerate(ret): 
     ...:             if r: 
     ...:                 if x < e: 
     ...:                     ret.insert(i, x) 
     ...:                     break 
     ...:             else: 
     ...:                 if x > e: 
     ...:                     ret.insert(i, x) 
     ...:                     break 
     ...:         else: 
     ...:             ret.append(x) 
     ...:     return ret 

In [25]: sort([38, 99, 24, 44, 18])
Out[25]: [99, 44, 38, 24, 18]

In [26]: sort([38, 99, 24, 44, 18], r=True)
Out[26]: [18, 24, 38, 44, 99]

例3：功能上要少写重复代码，不然一旦修改则要修改2处，改进版3
In [181]: def sort(it, r=False): 
     ...:     ret = [] 
     ...:     def cmp(a, b): 
     ...:         if r: 
     ...:             return x < e 
     ...:         else: 
     ...:             return x > e 
     ...:
     ...:     for x in it: 
     ...:         for i, e in enumerate(ret): 
     ...:             if cmp(x, e): 
     ...:                 ret.insert(i, x)     # 对比例2，当要修改，本实例只需要修改一次
     ...:                 break 
     ...:         else: 
     ...:             ret.append(x) 
     ...:     return ret 

例4：使用高阶函数来写该函数，lambda是匿名函数（单行函数）
In [38]: def sort(it, cmp=lambda a, b: a < b):
    ...:     ret = []
    ...:     for x in it:
    ...:         for i, e in enumerate(ret):
    ...:             if cmp(x, e):
    ...:                 ret.insert(i, x)
    ...:                 break
    ...:         else:
    ...:             ret.append(x)
    ...:     return ret
    ...:

In [39]: sort([1, 2, 34, 6, 8, 5])
Out[39]: [1, 2, 5, 6, 8, 34]

In [40]: sort([1, 2, 34, 6, 8, 5], lambda a, b: a > b)
Out[40]: [34, 8, 6, 5, 2, 1]

部分总结
1. 使用高阶函数的方式可以少写很多代码。也就是说写代码可以不用高阶函数（会造成代码量多逻辑复杂）
2. 函数作为参数：通常用于大多数逻辑固定，少部分逻辑不固定的场景。
3. python内置了一个排序函数sorted()，就是典型的函数作为参数的函数

4、函数作为返回值的场景

先来个简单的例子理解理解

In [12]: def build(x, y):
    ...:     def tmp_der():         # 定义一个函数
    ...:         return x * y
    ...:     return tmp_der         # return把这个函数作为结果返回
    ...:

In [13]: f = build(3, 5)        # 把return赋值给了f，return的是一个函数, f的值也是一个函数

In [14]: f         # f的值，python一切皆对象，函数也是一个对象
Out[14]: <function __main__.build.<locals>.tmp_der()>

In [15]: f()      # 既然是函数那么就可以调用，f()调用一下就有结果了
Out[15]: 15