Python函数式编程技术入门介绍

这里对 Python 中的函数式编程技术进行简单的入门介绍。

头等函数

在 Python 中，函数是「头等公民」（first-class）。也就是说，函数与其他数据类型（如 int）处于平等地位。

因而，可以将函数赋值给变量，也可以将其作为参数传入其他函数，将它们存储在其他数据结构（如 dicts）中，并将它们作为其他函数的返回值。

把函数作为对象

由于其他数据类型（如 string、list 和 int）都是对象，那么函数也是 Python 中的对象。来看示例函数 foo，它将自己的名称打印出来：

def foo():
   print("foo")

由于函数是对象，因此可以将函数 foo 赋值给任意变量，然后调用该变量。例如，可以将函数赋值给变量 bar：

bar = foo
bar()
#will print "foo" to the console

语句 bar = foo 将函数 foo 引用的对象赋值给变量 bar。

把对象作为函数

当对象可调用时（callable），它们与函数一样，如 object()。这是通过 __call__ 方法实现的。

示例如下：

class Greeter:
   def __init__(self, greeting):
      self.greeting = greeting
   def __call__(self, name):
      return self.greeting + " " + name

每一次配置 Greeter 类的对象时，都会创建一个新的对象，即打招呼时可以喊的新名字。如下所示：

morning = Greeter("good morning") #creates the callable object
morning("john") # calling the object
#prints "good morning john" to the console

可以调用 morning 对象的原因在于，已经在类定义中使用了 __call__ 方法。为了检查对象是否可调用，使用内置函数 callable：

callable(morning) #true
callable(145) #false. int is not callable. 

数据结构内的函数

函数和其他对象一样，可以存储在数据结构内部。例如，可以创建 int to func 的字典。当 int 是待执行步骤的简写时，这就会派上用场。

# store in dictionary
mapping = {
   0 : foo,
   1 : bar
}
x = input() #get integer value from user
mapping[x]() #call the func returned by dictionary access

类似地，函数也可以存储在多种其他数据结构中。

把函数作为参数和返回值

函数还可以作为其他函数的参数和返回值。接受函数作为输入或返回函数的函数叫做高阶函数，它是函数式编程的重要组成部分。

高阶函数具备强大的能力。就像《Eloquent JavaScript》中解释的那样：

「高阶函数允许我们对动作执行抽象，而不只是抽象数值。」

来看一个例子。假设想对一个项目列表（list of items）执行迭代，并将其顺序打印出来。可以轻松构建一个 iterate 函数：

def iterate(list_of_items):
    for item in list_of_items:
        print(item)

看起来很酷吧，但这只不过是一级抽象而已。如果想在对列表执行迭代时进行打印以外的其他操作要怎么做呢？

这就是高阶函数存在的意义。可以创建函数 iterate_custom，待执行迭代的列表和要对每个项应用的函数都是 iterate_custom 函数的输入：

def iterate_custom(list_of_items, custom_func):
   for item in list_of_items:
        custom_func(item)

这看起来微不足道，但其实非常强大。

已经把抽象的级别提高了一层，使代码具备更强的可重用性。现在，不仅可以在打印列表时调用该函数，还可以对涉及序列迭代的列表执行任意操作。

函数还能被返回，从而使事情变得更加简单。就像在 dict 中存储函数一样，还可以将函数作为控制语句，来决定适合的函数。例如：

def add(x, y):
    return x + y
def sub(x, y):
    return x - y
def mult(x, y):
    return x * y
def calculator(opcode):
    if opcode == 1:
       return add
    elif opcode == 2:
       return sub
    else:
       return mult 
my_calc = calculator(2) #my calc is a subtractor
my_calc(5, 4) #returns 5 - 4 = 1 
my_calc = calculator(9) #my calc is now a multiplier
my_calc(5, 4) #returns 5 x 4 = 20. 

嵌套函数

函数还可以在其他函数内部，这就是「内部函数」。内部函数在创建辅助函数时非常有用，辅助函数即作为子模块来支持主函数的小型可重用函数。

在问题需要特定函数定义（参数类型或顺序）时，可以使用辅助函数。这种不遵循传统做法的操作使得解决问题变得更加简单，示例参见：http://www-inst.eecs.berkeley.edu/~cs61a/sp12/lectures/lect4-2×3.pdf。

假设想定义一个斐波那契函数 fib(n)，该函数只有一个参数 n，必须返回第 n 个斐波那契数。

定义此类函数的一种可行方式是：使用辅助函数来追踪斐波那契数列的前两个项（因为斐波那契数是前两个数之和）。

def fib(n):

    def fib_helper(fk1, fk, k):

        if n == k:

           return fk

        else:

           return fib_helper(fk, fk1+fk, k+1)

    if n