python函数式编程之高阶函数学习

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基本概念

函数式编程，是一种抽象程度很高的编程范式，纯粹的函数式编程语言编写的函数没有变量。因此，任意一个函数，只要输入确定，输出就确定的这种函数我们称之为纯函数，我们称这种函数没有副作用。而允许使用白变量的程序设计语言，由于函数内部的变量状态是不确定的，同样的输入可能有不同的输出，我们称这种函数为有副作用的。
函数式编程的一个特点就是，允许把函数本身作为参数传递给另一个函数，还允许返回一个函数！
Python对函数式编程提供部分支持。由于Python允许使用变量，因此，Python不是纯函数式编程语言。
（这部分内容摘抄与廖雪峰老师的博客文章，自己也进行了学习）

高阶函数

• 变量可以指向函数

  #变量可以指向函数
  f = abs;
  print(abs(-10));#10
  print(f(-10));#10
  #在这里用f和abs调用的结果和效果是一样的
  

  说明变量f 已经指向了函数 abs本身。

• 函数名也是变量
  函数名就是指向函数的变量。如：

  abs = 10;
  print(abs(-10));
  # Traceback (most recent call last):
  #   File "test01.py", line 164, in 
  #     print(abs(-10));
  # TypeError: 'int' object is not callable
  

  abs已经被赋值10，是一个指向10的变量了，就不能通过abs（-10）来调用该函数了，因为abs这个变量已经不指向求绝对值函数了。

• 传入函数
  就是一个函数可以作为另一个函数的参数，这种函数称为高阶函数。

  #一个简单的高阶函数
  def add(x, y, f):
      return f(x) + f(y);
  print(add(5, -6, abs));#11
  

map/reduce

python内建了map()和reduce()函数。

• map()函数
  map函数接收两个参数，一个是函数，一个是iterable（可迭代的对象），map将传入的函数一次作用到序列的每个元素，并把结果作为新的iterator返回。

  #map()函数
  def f(x):
      return x * x;
  r = map(f, [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]);
  print(list(r));
  # [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]
  

• reduce()函数
  该函数必须接收两个参数，reduce把函数结果继续和序列的下一个元素做累积计算。
  如：累加

  #reduce()函数
  from functools import reduce;
  def add1(x, y):
      return x + y;
  print(reduce(add1, [1, 3, 5, 7, 9]));#25
  

  这并不是reduce的用武之地，当我们要把上面的数列变成整数13579时，reduce就排上用场了：

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

  这个例子也没什么意义，但是当我们要把字符串 str 转换成int的函数时，就用上了reduce（结合map）。

filter()函数

• filter
  python内置的filter函数用于过滤序列。和map类似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决定保留还是丢弃该元素。
  在一个list中，删掉偶数，只保留奇数：

  #filter函数
  #在一个list中删除偶数，只保留奇数
  def is_odd(n):
      return n % 2 == 1;
  print(list(filter(is_odd, [1, 2, 4, 5, 6, 9, 10, 15])));
  # 1, 5, 9, 15
  

• 用filter求素数
  思想：计算素数的一个方法是埃氏筛法，它的算法理解起来非常简单：

  1. 首先，列出从2开始的所有自然数，构造一个序列：

     2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, …

  2. 取序列的第一个数2，它一定是素数，然后用2把序列的2的倍数筛掉：

     3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, …

  3. 取新序列的第一个数3，它一定是素数，然后用3把序列的3的倍数筛掉：

     5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, …

  4. 取新序列的第一个数5，然后用5把序列的5的倍数筛掉：

     7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, …

不断筛下去，就可以得到所有的素数。
注明：该算法描述来源于廖雪峰老师的文章。

sorted()函数

排序算法

#sorted函数排序
print(sorted([36, -2, 5, 7, 1, -10]));
# [-10, -2, 1, 5, 7, 36];

sorted也是一个高阶函数，可以接受一个key函数来实现自定义的排序，列如按绝对值大小排序：

#sorted函数排序
print(sorted([36, -2, 5, 7, 1, -10], key=abs));
# [1, -2, 5, 7, -10, 36]

sorted函数可以用来对字符串进行排序。
sorted()也是一个高阶函数。用sorted()排序的关键在于实现一个映射函数。

总结

对函数式编程的学习这部分比较重要，学习这部分让我想到了前端框架reactJs，react也是强调函数式编程的，也是react的特性。就是说一个函数可可以作为另一个函数的参数。上面的学习例子都是很简单的，需要自己不断的练习。