Python函数式编程——高阶函数（Higherorder function）
1.函数式编程
函数是Python内建支持的一种封装，我们通过把大段代码拆成函数，通过一层一层的函数调用，就可以把复杂任务分解成简单的任务，这种分解可以称之为面向过程的程序设计。函数就是面向过程的程序设计的基本单元。
而函数式编程——Functional Programming，虽然也可以归结到面向过程的程序设计，但其思想更接近抽象的计算。
我们首先要搞明白计算机（Computer）和计算（Compute）的概念。 在计算机的层次上，CPU执行的是加减乘除的指令代码，以及各种条件判断和跳转指令，所以，汇编语言是最贴近计算机的语言。
而计算则指数学意义上的计算，越是抽象的计算，离计算机硬件越远。
对应到编程语言，就是越低级的语言，越贴近计算机，抽象程度低，执行效率高，比如C语言；越高级的语言，越贴近计算，抽象程度高，执行效率低，比如Python语言。
函数式编程就是一种抽象程度很高的编程范式。
函数式编程的一个特点就是，允许把函数本身作为参数传入另一个函数，还允许返回一个函数！
Python对函数式编程提供了部分支持。由于Python允许使用变量，因此，Python不是纯函数式编程语言。
- 变量可以指向函数
例如Python内置求绝对值函数abs()
>>> abs(-5) 5 >>> f = abs >>> f
可以看见，只写abs只是函数本身，而abs(-5)才是函数调用，实际我们如果需要函数的结果，可以将函数赋值给变量
例如：
>>> i = abs(-5) >>> i 5 >>> f = abs >>> f >>> f(-5) 5
将调用函数的结果，赋值给变量 i ，这样变量就可以打印出结果，如果将函数本身赋值给变量f ，那么变量也拥有这个函数的功能，这个变量将指向这个函数，使用变量 f ()来调用函数和直接调用abs()效果是一样的。
- 函数名也可以是变量
函数是由def定义，函数名，括号，括号参数，冒号，函数体组成，那么函数名是什么呢，可以发现，函数名是指向函数的变量，例如abs()这个函数，可以将abs看成变量，它指向一个可以求绝对值的函数，如果把abs指向其他的对象，例如我们给abs赋值，那看看还会指向求绝对值的函数吗
>>> abs = 5 >>> abs(-5) Traceback (most recent call last): File "", line 1, in abs(-5) TypeError: 'int' object is not callable >>> abs 5
TypeError: 'int' object is not callable 提示，类型错误，int类型是不可以被调用的，我们看到，abs这个变量被赋值5，然后使用abs(-5)调动函数，发现异常，此时abs变量指向的不是函数，而是一个int类型的 5 ，实际上，我们工作或是开发中写代码，是不能这么写的，由此可以看出函数名其实就是变量。
注意：由于 abs 函数实际上是定义在 import builtins 模块中的，所以要让修改 abs 变量的指向在其它模块也生效可以使用。
import builtins builtins.abs = 10
2.引出高阶函数
上面的例子，函数可以传参数，而函数名可以做变量，那我们函数里面的参数也可以为函数名。
代码中的total为高阶函数
# -*- coding: utf-8 -*- # @File : 引出高阶函数.py # @author: Flyme awei # @email : Flymeawei@163.com # @Time : 2022/8/21 10:00 def fun(i): return i * 2 def total(x, y, fun): return fun(x) + fun(y) add_sum = total(1, 2, fun) print(add_sum) # 6
下面代码test称为高阶函数
# -*- coding: utf-8 -*- # @File : 高阶函数.py # @author: Flyme awei # @email : Flymeawei@163.com # @Time : 2022/8/21 10:12 def fac(n): # 定义一个递归函数计算阶乘 if n == 1: # 递归终止条件 return 1 else: # 在test()函数的函数体内调用该本身 return n*fac(n-1) # 递归调用 def test(list_, fun): # 将函数fac本身作为参数传进来，test称为高阶函数 new_list = [] for x in list_: new_list.append(fun(x)) print(new_list) ls = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7] test(ls, fac) # 调用函数test 并把参数lst和fac传入
3.Python内置高阶函数
# -*- coding: utf-8 -*- # @File : 内置高阶函数.py # @author: Flyme awei # @email : Flymeawei@163.com # @Time : 2022/8/21 14:10 from functools import reduce ''' 1.map函数：把一个可迭代对象中的每个元素转换为一个新的对象，最后返回一个新的可迭代对象''' # map(fun, iterables) lst = [1, 2, 3, 4, 5] ite = map(lambda x: x ** 2, lst) print(ite) # for i in ite: print(i, end=' ') # 1 4 9 16 25 ''' 2.reduac() 把一个可迭代对象中的每个元素都做聚合处理，返回一个聚合之后的值 from functools import reduce reduce(function, sequence[, initial]) -> value''' # function:一共有两个参数的函数 # sequence:是一个序列，是一些数据的集合，或者是一组数据，可迭代对象 # initial：可选，初始参数 返回值：返回函数计算的结果 va = reduce(lambda x, y: x + y, lst) # 求累加 print('ns =', va) # s = 15 def max_(x, y): if x > y: return x max1 = reduce(max_, iter((3, 2))) # 求最大值 print(max1) # 3 ''' 3.filter 把一个可迭代对象中的元素做过滤操作，若果func返回值为True是留下，否则过滤掉''' staff = [ {'name': '张三', 'age': 18, 'salary': 2000}, {'name': '李四', 'age': 20, 'salary': 4000}, {'name': '麻子', 'age': 22, 'salary': 6000}] # 过滤留下大于18岁的员工 lst_age = filter(lambda x: x['age'] > 18, staff) print('大于18岁的员工:', list(lst_age)) # 工资大于4000的员工 lst_salary = filter(lambda x: x['salary'] > 4000, staff) print('工资大于4000的员工:', list(lst_salary)) ''' 4.max 和 min''' # 计算最大工资的员工 print('最高工资的员工:', max(staff, key=lambda x: x['salary'])) # 计算最小年龄的员工 print('最低工资的员工:', min(staff, key=lambda x: x['age'])) ''' 5.sorted把一个迭代对象里的每个元素做排序，最终返回一个列表''' # 根据员工年龄降序排序 list_sorted = sorted(staff, key=lambda x: x['age'], reverse=True) print('工资降序排序:', list_sorted)
4.map 函数
map()函数，把一个可迭代对象中的每一个元素换成一个新的对象，最终返回一个迭代器。
Python内置map()函数：
class map(object): """ map(func, *iterables) --> map object Make an iterator that computes the function using arguments from each of the iterables. Stops when the shortest iterable is exhausted. """ def __getattribute__(self, *args, **kwargs): # real signature unknown """ Return getattr(self, name). """ pass def __init__(self, func, *iterables): # real signature unknown; restored from __doc__ pass def __iter__(self, *args, **kwargs): # real signature unknown """ Implement iter(self). """ pass @staticmethod # known case of __new__ def __new__(*args, **kwargs): # real signature unknown """ Create and return a new object. See help(type) for accurate signature. """ pass def __next__(self, *args, **kwargs): # real signature unknown """ Implement next(self). """ pass def __reduce__(self, *args, **kwargs): # real signature unknown """ Return state information for pickling. """ pass
map()函数的返回值：
map(func, *iterables) --> map object
参数详解：
""" func：代表传入参数为函数，这里的函数指定指向函数的函数名 *iterables：代表参数指定的可迭代的 返回值：返回处理好的数据 map()函数：是将传入的func函数作用于可迭代的数据里的面每个元素，并将处理好的新的结果返回 """
代码实现
# -*- coding: utf-8 -*- # @File : map函数.py # @author: Flyme awei # @email : Flymeawei@163.com # @Time : 2022/8/21 10:03 lst = [1, 2, 3, 4, 5] ite = map(lambda x: x**2, lst) print(ite) # for i in ite: print(i, end=' ')
5.聚合函数reduce
reduce()函数，把一个可迭代对象中的每个元素做聚合处理，最终返回一个聚合之后的值.
functools函数reduce()
def reduce(function, sequence, initial=_initial_missing): """ reduce(function, sequence[, initial]) -> value Apply a function of two arguments cumulatively to the items of a sequence, from left to right, so as to reduce the sequence to a single value. For example, reduce(lambda x, y: x+y, [1, 2, 3, 4, 5]) calculates ((((1+2)+3)+4)+5). If initial is present, it is placed before the items of the sequence in the calculation, and serves as a default when the sequence is empty. """ it = iter(sequence) if initial is _initial_missing: try: value = next(it) except StopIteration: raise TypeError("reduce() of empty sequence with no initial value") from None else: value = initial for element in it: value = function(value, element) return value try: from _functools import reduce except ImportError: pass
reduce函数的参数与返回值:
注意使用reduce函数时需要先导入，reduce函数是在 functools模块里面
from functools import reduce reduce(function, sequence[, initial]) -> value # 参数详解 """ function:一个有两个参数的函数 sequence:是一个序列，是一些数据的集合，或者是一组数据，可迭代对象 initial：可选，初始参数 返回值：返回函数计算的结果 reduce()函数,使用function函数（有两个参数）先对集合中的sequence第 1、2 个元素进行操作，如果存在 initial参数，则将会以sequence中的第一个元素和initial作为参数，用作调用，得到的结果再与sequence中的 下一个数据用 function 函数运算，最后得到一个结果。 """
代码实现：
# -*- coding: utf-8 -*- # @File : 聚合函数reduce.py # @author: Flyme awei # @email : Flymeawei@163.com # @Time : 2022/8/21 12:48 from functools import reduce lst = [1, 2, 3, 4, 5] va = reduce(lambda x, y: x+y, lst) # 求累加 print('s =', va) def max_(x, y): if x > y: return x max1 = reduce(max_, iter((3, 2))) # 比较大小求大值 print(f'max = {max1}')
6.过滤器filter函数
filter()函数 把一个可迭代对象中的元素做过滤操作，如果func返回值为True则留下，否则过滤掉。
Python内置的 filter() 函数用于过滤序列，和 map() 类似， filter() 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 决定元素的保留与丢弃。
Python内置函数filter()
class filter(object): """ filter(function or None, iterable) --> filter object Return an iterator yielding those items of iterable for which function(item) is true. If function is None, return the items that are true. """ def __getattribute__(self, *args, **kwargs): # real signature unknown """ Return getattr(self, name). """ pass def __init__(self, function_or_None, iterable): # real signature unknown; restored from __doc__ pass def __iter__(self, *args, **kwargs): # real signature unknown """ Implement iter(self). """ pass @staticmethod # known case of __new__ def __new__(*args, **kwargs): # real signature unknown """ Create and return a new object. See help(type) for accurate signature. """ pass def __next__(self, *args, **kwargs): # real signature unknown """ Implement next(self). """ pass def __reduce__(self, *args, **kwargs): # real signature unknown """ Return state information for pickling. """ pass
参数列表：
filter(function, iterable) """ function：判断函数。 iterable：序列，（可迭代对象）。 返回值：返回列表 filter函数，序列（可迭代对象）的每个元素作为参数传递给函数进行判断，然后返回 True 或 False，最后将返 回 True 的元素放到新列表中 """
filter函数实现过滤奇数：
# -*- coding: utf-8 -*- # @File : filter函数.py # @author: Flyme awei # @email : Flymeawei@163.com # @Time : 2022/8/21 13:06 def not_odd(num): return num % 2 == 0 # 过滤奇数 new_lst = filter(not_odd, [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]) print(list(new_lst))
这里定义了一个函数not_odd，不是奇数的函数，这个函数，只有当参数为2的整数倍时返回True。
这里filter函数的两个参数第一个是过滤方法，第二个是需要过滤的列表，将列表里面的元素依次带入函数中进行运算，得到的结果如果为True时，将此结果作为新的filter对象保留，等待函数里面的列表执行完成后，返回最终的值，这里的值为列表，也就是过滤掉了False的数据或元素。
filter函数过滤操作
# -*- coding: utf-8 -*- # @File : filter函数.py # @author: Flyme awei # @email : Flymeawei@163.com # @Time : 2022/8/21 13:06 # filter 把一个可迭代对象中的元素做过滤操作，若果func返回值为True是留下，否则过滤掉 staff = [ {'name': '张三', 'age': 18, 'salary': 2000}, {'name': '李四', 'age': 20, 'salary': 4000}, {'name': '麻子', 'age': 22, 'salary': 6000}] # 过滤留下大于18岁的员工 lst_age = filter(lambda x: x['age'] > 18, staff) print(list(lst_age)) # 过滤留下工资大于4000的员工 lst_salary = filter(lambda x: x['salary'] > 4000, staff) print(list(lst_salary))
作者：北极的三哈 来源：稀土掘金
