python函數式編程之高階函數學習

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基本概念

函數式編程，是一種抽象程度很高的編程範式，純粹的函數式程式設計語言編寫的函數沒有變數。因此，任意一個函數，只要輸入確定，輸出就確定的這種函數我們稱之為純函數，我們稱這種函數沒有副作用。而允許使用白變數的程式設計語言，由於函數內部的變數狀態是不確定的，同樣的輸入可能有不同的輸出，我們稱這種函數為有副作用的。
函數式編程的一個特點就是，允許把函數本身作為參數傳遞給另一個函數，還允許返回一個函數！
Python對函數式編程提供部分支援。由於Python允許使用變數，因此，Python不是純函數式程式設計語言。
（這部分內容摘抄與廖雪峰老師的部落格文章，自己也進行了學習）

高階函數

• 變數可以指向函數

  #變數可以指向函數f = abs;print(abs(-10));#10print(f(-10));#10#在這裡用f和abs調用的結果和效果是一樣的

  說明變數f 已經指向了函數 abs本身。

• 函數名也是變數
  函數名就是指向函數的變數。如：

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

  abs已經被賦值10，是一個指向10的變數了，就不能通過abs（-10）來調用該函數了，因為abs這個變數已經不指向求絕對值函數了。

• 傳入函數
  就是一個函數可以作為另一個函數的參數，這種函數稱為高階函數。

  #一個簡單的高階函數def add(x, y, f):    return f(x) + f(y);print(add(5, -6, abs));#11

map/reduce

python內建了map()和reduce()函數。

• map()函數
  map函數接收兩個參數，一個是函數，一個是iterable（可迭代的對象），map將傳入的函數一次作用到序列的每個元素，並把結果作為新的iterator返回。

  #map()函數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()函數
  該函數必須接收兩個參數，reduce把函數結果繼續和序列的下一個元素做累積計算。
  如：累加

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

  這並不是reduce的用武之地，當我們要把上面的數列變成整數13579時，reduce就排上用場了：

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

  這個例子也沒什麼意義，但是當我們要把字串 str 轉換成int的函數時，就用上了reduce（結合map）。

filter()函數

• filter
  python內建的filter函數用於過濾序列。和map類似也接收一個函數和一個序列，但是不同的是，filter把傳入的函數依次作用於每個元素，然後根據傳回值是true還是false決定保留還是丟棄該元素。
  在一個list中，刪掉偶數，只保留奇數：

  #filter函數#在一個list中刪除偶數，只保留奇數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求素數
  思想：計算素數的一個方法是埃氏篩法，它的演算法理解起來非常簡單：

1. 首先，列出從2開始的所有自然數，構造一個序列：

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

2. 取序列的第一個數2，它一定是素數，然後用2把序列的2的倍數篩掉：

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

3. 取新序列的第一個數3，它一定是素數，然後用3把序列的3的倍數篩掉：

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

4. 取新序列的第一個數5，然後用5把序列的5的倍數篩掉：

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

不斷篩下去，就可以得到所有的素數。
註明：該演算法描述來源於廖雪峰老師的文章。

sorted()函數

排序演算法

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

sorted也是一個高階函數，可以接受一個key函數來實現自訂的排序，列如按絕對值大小排序：

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

sorted函數可以用來對字串進行排序。
sorted()也是一個高階函數。用sorted()排序的關鍵在於實現一個映射函數。

總結

對函數式編程的學習這部分比較重要，學習這部分讓我想到了前端架構reactJs，react也是強調函數式編程的，也是react的特性。就是說一個函數可可以作為另一個函數的參數。上面的學習例子都是很簡單的，需要自己不斷的練習。

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