Python：函数式编程（二）：语法与内置函数

不念不忘少年蓝@ 2023-05-28 09:54 8阅读 0赞

建议先阅读之前有关函数式编程的博客 [Python：函数式编程（一）：关于 Python 的函数式编程][Python_ Python]和可迭代对象，迭代器，生成器 [Python：可迭代对象，迭代器，生成器][Python]的博客之后再来阅读此博客。

# 1. 语法 #

### 1.1 列表生成式： ###

基本形式如下：

list1 = [x * x for x in range(1, 11)]
    print(isinstance(list1, list))
    print(list1)

结果如下：  
![在这里插入图片描述][20200325185130978.png]  
结果表明 list1 是一个列表，列表数据是 \[1, 10\] 之间每个整数的平方构成。

### 1.2 生成器 ###

from collections import Iterator
    generator1 = (x * x for x in range(1, 11))
    print(isinstance(generator1, Iterator))
    print(next(generator1))
    print(next(generator1))

结果如下：  
![在这里插入图片描述][20200325185535732.png]  
生成器是一种特殊的迭代器，因此判断是否为 Iterator 为 True，然后可以调用 next 方法访问数据。

### 1.3 字典生成式 ###

dict1 = {x: x**3 for x in range(1, 11)}
    print(isinstance(dict1, dict))
    print(dict1)

结果如下：  
![在这里插入图片描述][20200325190024804.png]

### 1.4 集合生成式 ###

set1 = {x for x in range(1, 11)}
    print(isinstance(set1, set))
    print(set1)

结果如下：  
![在这里插入图片描述][20200325190150240.png]

### 1.5 Iter 和 Next 参考 [Python：可迭代对象，迭代器，生成器][Python] ###

# 2. 内置函数 #

函数式编程的一大特点就是“函数属于第一等公民”，在 Python 里面函数就是对象，也就是变量名可以指向函数，一个函数可以作为另一个函数的参数也可以作为另一个函数的返回值。

print(abs)
    print(abs(-100))

结果如下：  
![在这里插入图片描述][20200325191222134.png]  
abs() 是 Python 内置的函数，用来返回绝对值，但是 abs 是函数名，也就是一个对象。  
下一个例子：

f = abs
    print(f(-1000))

结果如下  
![在这里插入图片描述][20200325191501429.png]  
这就更加明显，abs 变量名指向内置函数对象，然后复制赋值给 f，这时 f 也指向这个对象，我们调用 f(-1000) 其实就是调用 abs(-1000)  
在看下一个例子：

def f_add(x, y, f):
        return f(x) + f(y)
    
    
    print(f_add(-5, -6, abs))

结果如下：  
![在这里插入图片描述][20200325191808996.png]  
显然这里我们需要三个参数，第三个参数是一个函数，然后计算前两个数经过函数之后再求和的结果。我们传入绝对值函数 abs 和 -5 以及 -6，最后返回结果为期望的 11。接下来的 Map，Reduce，Filter，All，Any，Enumerate，Zip，Sorted 都是 Python 内置的一些函数，但根本机制都是在于一个函数可以作为另一个函数的参数。

### 2.1 Map ###

map(f, Iterable)：函数接收两个参数，第一个参数为一个函数变量，第二个参数为一个可迭代对象。返回一个迭代器：其中每个元素一一对应与将第一个参数代表的函数作用于第二个参数可迭代对象每个元素。

from collections import Iterator
    from collections import Iterable
    map_result = map(abs, [0, 1, -1, 2, -2])
    print(isinstance(map_result, Iterable))
    print(isinstance(map_result, Iterator))
    for i in map_result:
        print(i)

结果如下：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNzU4OTU3NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
我们得到的是一个迭代器，不能直接 print 出来，我们可以使用 next 方法，或者对于是可迭代对象，使用 for in 语句来显示结果。这句语句代表的就是讲绝对值函数作用于\[0, 1, -1, 2, -2\] 的每个元素，试试如果不用 map 函数，代码量会有多少？

### 2.2 Reduce ###

reduce(f, Iterable)：函数接收两个参数，第一个参数为一个函数变量，第二个参数为一个可迭代对象。这里第一个函数必须接收两个参数并且返回一个值。  
reduce 把第一个参数代表的函数作用在第二个参数代表的可迭代对象，由于这个函数必须接收两个参数并且返回一个结果，reduce 继续把结果和可迭代对象的下一个元素做累积计算。  
例如：

reduce(f, [x1, x2, x3, x4]) = f(f(f(x1, x2), x3), x4)

实例代码：

from functools import reduce
    def square_sum(a, b):
        return a ** 2 + b ** 2
    
    
    reduce_result = reduce(square_sum, [1, 2, 3, 4])
    print(reduce_result)

![在这里插入图片描述][20200325193937647.png]  
我们来看一下结果怎么得到的：

1 ** 2 + 2 ** 2 = 5
    5 ** 2 + 3 ** 2 = 34
    34 ** 2 + 4** 2 = 1172

还有一个例子就是把可迭代对象中的数字串联成一个数字，例如\[1, 2, 3, 4, 5\] 变为 12345

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

结果如下：  
![在这里插入图片描述][20200325194349588.png]

### 2.3 Filter ###

filter(f, Iterable)：函数接收两个参数，第一个参数为一个函数变量，第二个参数为一个可迭代对象。返回一个迭代器：与将第一个参数代表的函数作用于第二个参数可迭代对象每个元素，根据返回为 True 还是 False 来决定保留还是丢弃该元素。也就是第一个函数的返回值应该是 True 或者 False 的布尔型数据。

def is_odd(n):
        return n % 2 == 1
    
    
    filter_result = filter(is_odd, [1, 2, 4, 5, 6, 9, 10, 15])
    for i in filter_result:
        print(i)

结果如下：  
![在这里插入图片描述][2020032520055137.png]  
实现功能：找出可迭代对象中的所有奇数。

### 2.4 All ###

all(Iterable)：函数用于判断给定的可迭代对象中的所有元素是否都为 TRUE，如果是返回 True，否则返回 False。相当于将所有元素进行“与”操作。

元素除了是 0、空、None、False 外都算 True。

print(all([1, True, 'abc']))
    print(all(['a', 'b', [], 'd']))
    print(all(('a', 'b', (), 'd')))
    print(all((0, 1, 2, 3)))
    print(all([]))
    a = tuple()
    print(all(a))

结果如下：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNzU4OTU3NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
我们发现空列表和空元组返回 True，但是他们作为可迭代对象的一个元素时会导致 False。

### 2.5 Any ###

any(Iterable)：函数用于判断给定的可迭代对象中的所有元素是否都为 False，如果是返回 False，否则返回 True。相当于将所有元素进行“或”操作。

print(any([0, False, '']))
    print(any([0, '', []]))
    print(any((0, '', ())))
    print(any((0, '', False)))
    print(any([]))
    a = tuple()
    print(any(a))

结果如下：  
![在这里插入图片描述][20200325201820387.png]  
我们发现空列表和空元组返回 False，但是他们作为可迭代对象的一个元素时也是导致 False。

### 2.6 Enumerate ###

enumerate(Iterable): 用于将一个可遍历的数据对象(如列表、元组或字符串)组合为一个索引序列，同时列出数据下标和数据，一般用在 for 循环当中。返回一个 enumerate 对象（也是一个迭代器）：

from collections import Iterator
    from collections import Iterable
    seasons = ['Spring', 'Summer', 'Fall', 'Winter']
    enumerate_result = enumerate(seasons)
    print(isinstance(enumerate_result, Iterable))
    print(isinstance(enumerate_result, Iterator))
    for key, value in enumerate_result:
        print(key, value)

结果如下：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNzU4OTU3NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

### 2.7 Zip ###

zip：映射两个或多个可迭代对象，组成新的可迭代对象，对象的每个元素为一个元组（tuple）。返回一个迭代器。

a = [1, 2, 3]
    b = [4, 5, 6]
    c = [4, 5, 6, 7, 8]
    
    zip_result1 = zip(a, b)
    zip_result2 = zip(a, c)
    zip_result3 = zip(a, b, c)
    
    print(isinstance(zip_result1, Iterator))
    
    for i in zip_result1:
        print(i)
        print(isinstance(i, tuple))
    
    for i in zip_result3:
        print(i)
    
    for i in zip_result3:
        print(i)

结果如下：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNzU4OTU3NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
我们发现返回的都是一个迭代器，迭代器每次迭代的元素是一个元组。并且如果传入的可迭代对象长度不一致，以最短的为准。  
一个有趣的应用：列表所有相邻两个元素依次相连：  
代码如下：

l = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f']
    result = zip(l[:-1],l[1:])
    for i in result:
        print(i)

结果如下：  
![在这里插入图片描述][20200325203426890.png]

### 2.8 Sorted ###

Python 内置的 sorted() 函数就可以对 list 进行排序，返回一个列表（list）：  
例如：

print(sorted([36, 5, -12, 9, -21]))

结果如下：  
![在这里插入图片描述][20200325203611733.png]  
此外，sorted() 函数也是一个高阶函数，它还可以接收一个 key 函数来实现自定义的排序，例如按绝对值大小排序：

print(sorted([36, 5, -12, 9, -21], key=abs))

结果如下：  
![在这里插入图片描述][20200325203705294.png]  
注意：key 指定的函数将作用于 list 的每一个元素上，并根据 key 函数返回的结果进行排序。也就是说不会改变原来的 list。

[Python_ Python]: https://blog.csdn.net/weixin_37589575/article/details/105079074
[Python]: https://blog.csdn.net/weixin_37589575/article/details/104973844
[20200325185130978.png]: /images/20230528/df0d3c153e3c47fe8d3d162da3cb9dfe.png
[20200325185535732.png]: /images/20230528/56275fe0e7db403485483cb110e95ab4.png
[20200325190024804.png]: /images/20230528/5534aac0adf84062808364be4823de74.png
[20200325190150240.png]: /images/20230528/d446316878d5476483224b27b65e0966.png
[20200325191222134.png]: /images/20230528/473cfbd3af094fbabca80e12c29db412.png
[20200325191501429.png]: /images/20230528/c9242f15ee764c22a39a693c7765a6e2.png
[20200325191808996.png]: /images/20230528/20c15ec16df54f3584e99b7e90dcaee1.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNzU4OTU3NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20230528/e27efb761df74fe0bbfb450c801b6dca.png
[20200325193937647.png]: /images/20230528/329f0eb9f1e34e37ae8fb45c1f1c7ae5.png
[20200325194349588.png]: /images/20230528/7cf1066653e844ebbbb89b15ff68ec54.png
[2020032520055137.png]: /images/20230528/51f8c0eaefdd41ffa0eff8f8643fa12a.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNzU4OTU3NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20230528/8bf40b84f5a8431da1f8f8653e43d3af.png
[20200325201820387.png]: /images/20230528/59ae885f738b4292a116a0075f86f539.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNzU4OTU3NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20230528/fbca8ac0261d446b959f69bd039505d7.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNzU4OTU3NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20230528/7276df552610427e9914619b3dc884e8.png
[20200325203426890.png]: /images/20230528/c359bc9668bc457d96bd06e657ec1ec4.png
[20200325203611733.png]: /images/20230528/ebeaf61314d14cc5a0ef180281650a98.png
[20200325203705294.png]: /images/20230528/d27072ac31a644cc9aff9607b5c230a9.png