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python:函数的高级特性
阅读量:6473 次
发布时间:2019-06-23

本文共 7705 字,大约阅读时间需要 25 分钟。

很多语言中,都允许把函数本身做为参数,传递给其它参数:即所谓的高阶函数。python中也有类似特性:

一、map/reduce、filter、sorted

hadoop里的map-reduce思想在python里已经变成内置函数了。map是将某个函数逐一作用于列表中的每个元素。reduce则先从列表中取头2个元素,传到指定函数,然后将计算结果与余下元素依次重复,直到List处理完。
 
1.1 map示例:(将List中的所有元素*10)
def fn_map(x):    print("fn_map->", x)    return 10 * xL = [3, 4, 6, 8]print(list(map(fn_map, L)))print("\n")

输出:

fn_map-> 3fn_map-> 4fn_map-> 6fn_map-> 8[30, 40, 60, 80]

结合map,我们再把reduce函数加上(最终效果:将所有元素*10再平方,最终得出 “平方和”的"平方根")

def fn_sqrt(x, y):    print("fn_sqrt->", x, ",", y)    return math.sqrt(x ** 2 + y ** 2)def fn_map(x):    print("fn_map->", x)    return 10 * xL = [3, 4, 6, 8]result = reduce(fn_sqrt, map(fn_map, L))print(result)print("\n")print(math.sqrt((3 * 10) ** 2 + (4 * 10) ** 2 + (6 * 10) ** 2 + (8 * 10) ** 2))

 注:要先import math,上面的代码输出如下:

fn_map-> 3fn_map-> 4fn_sqrt-> 30 , 40fn_map-> 6fn_sqrt-> 50.0 , 60fn_map-> 8fn_sqrt-> 78.10249675906654 , 80111.80339887498948111.80339887498948

上面这个例子,可能实用性不大,下面给个实用性更强的示例,将每个单词的首字母大写,其它字母变小写。

def normalize(name):    return name[:1].upper() + name[1:].lower()L1 = ['adam', 'LISA', 'barT']print(list(map(normalize, L1)))

输出:

['Adam', 'Lisa', 'Bart']

 

1.2 filter

filter跟java8里的stream的filter是类似的,可以实现对集合中的元素,按某种规则进行筛选。

示例1:找出10以内的偶数

result = filter(lambda x: x % 2 == 0, range(1, 11))print(list(result))# 上面的写法,等效于下面这个def even(x):    return x % 2 == 0print(list(filter(even, range(1, 11))))

输出:

[2, 4, 6, 8, 10][2, 4, 6, 8, 10]

示例2:找出200以内的"回数"(即:从左向右,从右向左,都是一样的数,比如:131, 141)

def is_palindrome1(n):    if n < 10:        return True    s = str(n)    for i in range(0, int(len(s) / 2)):        if s[i] == s[-i - 1]:            return True    return Falsedef is_palindrome2(n):    s1 = str(n)    s2 = list(reversed(s1))    return list(s1) == s2print(list(filter(is_palindrome1, range(1, 201))))print(list(filter(is_palindrome2, range(1, 201))))

输出:

[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 22, 33, 44, 55, 66, 77, 88, 99, 101, 111, 121, 131, 141, 151, 161, 171, 181, 191][1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 22, 33, 44, 55, 66, 77, 88, 99, 101, 111, 121, 131, 141, 151, 161, 171, 181, 191]

  

1.3 sorted

python内置的排序函数sorted,支持数字/字母/以及复杂对象排序,默认是从小到大排序,对于复杂对象的排序规则可以开发者自定义。参考下面的示例:

origin = [-1, 3, -5, 2, -4, 6]# 从小到大排序a = sorted(origin)print(a)# 按abs绝对值,从小大到排序a = sorted(origin, key=abs)print(a)# 从大到小排序a = sorted(origin, reverse=True)print(a)origin = ["Xy", "Aa", "Bb", "dd", "cC", "aA", "Zo"]# 按字母ascii值从小到大排序print(sorted(origin))# 将字母转大写后的值排序(即:忽略大小写)print(sorted(origin, key=str.upper))# 将字母转大写后的值倒排序print(sorted(origin, key=str.upper, reverse=True))# 复杂对象排序origin = [('Bob', 75), ('Adam', 92), ('Bart', 66), ('Lisa', 88)]def by_name(t):    return t[0]# 按人名排序print(sorted(origin, key=by_name))def by_score(t):    return t[1]# 按得分倒排print(sorted(origin, key=by_score, reverse=True))

输出:

[-5, -4, -1, 2, 3, 6][-1, 2, 3, -4, -5, 6][6, 3, 2, -1, -4, -5]['Aa', 'Bb', 'Xy', 'Zo', 'aA', 'cC', 'dd']['Aa', 'aA', 'Bb', 'cC', 'dd', 'Xy', 'Zo']['Zo', 'Xy', 'dd', 'cC', 'Bb', 'Aa', 'aA'][('Adam', 92), ('Bart', 66), ('Bob', 75), ('Lisa', 88)][('Adam', 92), ('Lisa', 88), ('Bob', 75), ('Bart', 66)]

 

二、延迟计算/闭包

python的函数定义可以嵌套(即:函数内部再定义函数),利用这个特性很容易实现延迟计算:

import timedef export1(month):    print("export1 month:", month, " doing...")    time.sleep(5)    print("export1 done!")def export2(month):    def do():        print("export2 month:", month, " doing...")        time.sleep(5)        print("export2 done!")    return doexport1(10)print("----------------")r2 = export2(10)print(r2)r2()

这里我们模拟一个耗时的导出功能(假设:要求传入月份,然后导出该月的报表数据),export1为常规版本,调用export1就会马上执行。而export2则是返回一个内部函数do(),调用export2后,返回的是一个Function,并没有实际执行(可以理解为: 返回的是业务处理算法,而非处理结果),真正需要结果的时候,再来调用"返回函数"。

上面的代码输出如下:

export1 month: 10  doing...export1 done!----------------
.do at 0x107a24a60>export2 month: 10 doing...export2 done!

  

闭包

很多语言都支持闭包特性,python中当然少不了这个,参考下面的示例:

def my_sqrt1(n):    r = []    def do():        for i in range(1, n + 1):            r.append(i ** 2)        return r    return doa = my_sqrt1(4)print(type(a))b = a()print(type(b))print(b)

输出:

[1, 4, 9, 16]  

闭包有一个经典的坑:不要在闭包函数中使用“值会发生变化的变量"(比如:for循环中的变量)。原因是:python中的闭包本质上是是"内部函数"延时计算,如果有循环变量,循环过程中闭包函数并不会执行,等循环结束了,闭包中引用的循环变量其实是循环结束后最终的值。说起来有点绕口,看下面的示例:

def my_sqrt2(n):    r = []    for i in range(1, n + 1):        def do():            r.append(i ** 2)            return r    return doa = my_sqrt2(4)print(type(a))b = a()print(type(b))print(b)

输出:

[16]

解释一下:调用a = my_sqrt2(4)时,my_sqrt2(4)马上执行完了,这时候里面的fox循环执行完了,最后i的值停在4,然后这个值被封闭在do函数里,并没有马上执行。然后再调用a()时,这时候才真正调用do()函数,此时i值=4,所以最终r[]列表里,就只追回了一个值4*4=16 

如果非要使用循环变量,只能想招儿把这个循环变量,也封闭到一个内部函数里,然后再使用,比如下面这样:

def my_sqrt3(n):    def f(j):        def g():            return j ** 2        return g    r = []    for i in range(1, n + 1):        r.append(f(i))    return ra = my_sqrt3(4)print(type(a))for x in a:    print(x())

这个例子仔细研究下蛮有意思的,r.append(f(i)),列表里追加的并非计算结果,而是f(j)里返回的函数g,所以a = my_sqrt3(4)这里,a得到的是一个function组成的list,然后list里的每个g函数实例,都封闭了当次循环的变量i,因为闭包的缘故,i值已经被封印在g内部,不管外部的for循环如何变量,都不会影响函数g。

输出如下:

14916

关于闭包,最后再来看一个廖老师教程上的作业题,用闭包的写法写一个计数器:

def create_counter1():    r = [0]    def counter():        r[0] += 1        return r[0]    return countercount = create_counter1();print([count(), count(), count()])

输出:

[1, 2, 3] 

对于有洁癖的程序员,可能会觉得要额外设置一个只保存1个元素的list,有点浪费。可以换种写法:

def create_counter2():    n = 0    def counter():        nonlocal n        n += 1        return n    return countercount = create_counter2();print([count(), count(), count()])

输出:

[1, 2, 3]  

注意这里有一个关键字nonlocal,号称是python3新引入的关键字,为的是让闭包的内部函数里面,能读写内部函数外的变量。(但是在第1种写法中,r=[0]不也是定义在外部么?区别就是list是复杂的变量类型,而第2种写法中n是简单类型的变量,做为python初学者,不是很理解这个哲学思想^_~)

 

三、aop/装饰器

aop是java生态体系中的精髓之一,而python里同样能做到,而且看上去更简洁。

比如有一个加法函数:

def add1(i, j):    return i + j  

想在add1调用时,自动把入参,返回结果,以及执行时间都记录下来,可以这么做,再定义一个log函数(类似java中的aspect切面定义)

import timedef log(fn):    def do(*args, **kw):        start = time.time()        result = fn(*args, **kw)        end = time.time()        print("function=>", fn.__name__, ",args1=>", args, ",args2=>", kw, ",result=>", result, ",exec_time=>",              (end - start) * 1000, "ms")        return result    return do  

然后在add1函数上加上这个"注解"就可以了

@logdef add1(i, j):    return i + jprint(add1(1, 2))

输出:

function=> add1 ,args1=> (1, 2) ,args2=> {} ,result=> 3 ,exec_time=> 0.0030994415283203125 ms3

如果aop本身的"切面"也需要传参数进来,比如:在日志前想附加一段特定的前缀,可以参考下面这样:

import timedef log(fn):    def do(*args, **kw):        start = time.time()        result = fn(*args, **kw)        end = time.time()        print("function=>", fn.__name__, ",args1=>", args, ",args2=>", kw, ",result=>", result, ",exec_time=>",              (end - start) * 1000, "ms")        return result    return dodef log2(log_prefix):    def around(fn):        def do(*args, **kw):            start = time.time()            result = fn(*args, **kw)            end = time.time()            print(log_prefix, ",function=>", fn.__name__, ",args1=>", args,                  ",args2=>", kw, ",result=>", result, ",exec_time=>",                  (end - start) * 1000, "ms")            return result        return do    return around@log2("调用日志:")@logdef add2(i, j):    time.sleep(1)    return i + jprint(add2(1, 2))

输出:

function=> add2 ,args1=> (1, 2) ,args2=> {} ,result=> 3 ,exec_time=> 1000.8599758148193 ms调用日志: ,function=> do ,args1=> (1, 2) ,args2=> {} ,result=> 3 ,exec_time=> 1001.0490417480469 ms3

注:这里我们刻意把log,log2同时运用在add2上,从输出上看,二个aspect都起作用了。

 

四、偏函数

还是拿add(i,j) 这个来说事儿吧,如果我们经常会遇到一个场景:想让某个数字固定+10,在其它语言里,通常是再定义一个类似add_10(i)的重载版本(java/c#都是这么干的),但是对于python来说,可以更优雅:

import functoolsdef add(i, j):    return i + j# 偏函数add_10 = functools.partial(add, j=10)print(add(1, 2))print(add_10(1))

输出:

311

这种把参数列表中的某些常用项固定,然后再生成一个别名函数的玩法,就称为偏函数

  

参考文档:

1、廖雪峰的python教程:

转载地址:http://cpvko.baihongyu.com/

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