[Python] Python中的一些特殊函數


1. 過濾函數filter

  定義:filter 函數的功能相當於過濾器。調用一個布爾函數bool_func來迭代遍歷每個列表中的元素;返回一個使bool_func返回值為true的元素的序列。

a=[0,1,2,3,4,5,6,7]
b=filter(None, a)
print b

  輸出結果:[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]

2. 映射和歸並函數map/reduce

  這里說的map和reduce是Python的內置函數,不是Goggle的MapReduce架構。

  2.1 map函數

  map函數的格式:map( func, seq1[, seq2...] )

  Python函數式編程中的map()函數是將func作用於列表中的每一個元素,並用一個列表給出返回值。如果func為None,作用等同於一個zip()函數。

  下圖是當列表只有一個的時候,map函數的工作原理圖:

 

  舉個簡單的例子:將列表中的元素全部轉換為None。

map(lambda x : None,[1,2,3,4]) 

  輸出:[None,None,None,None]。

  當列表有多個時,map()函數的工作原理圖:

  也就是說每個seq的同一位置的元素在執行過一個多元的func函數之后,得到一個返回值,這些返回值放在一個結果列表中。

  下面的例子是求兩個列表對應元素的積,可以想象,這是一種可能會經常出現的狀況,而如果不是用map的話,就要使用一個for循環,依次對每個位置執行該函數。

print map( lambda x, y: x * y, [1, 2, 3], [4, 5, 6] )  # [4, 10, 18]

  上面是返回值是一個值的情況,實際上也可以是一個元組。下面的代碼不止實現了乘法,也實現了加法,並把積與和放在一個元組中。

print map( lambda x, y: ( x * y, x + y), [1, 2, 3], [4, 5, 6] )  # [(4, 5), (10, 7), (18, 9)]

  還有就是上面說的func是None的情況,它的目的是將多個列表相同位置的元素歸並到一個元組,在現在已經有了專用的函數zip()了。

print map( None, [1, 2, 3], [4, 5, 6] )  # [(1, 4), (2, 5), (3, 6)]
print zip( [1, 2, 3], [4, 5, 6] )  # [(1, 4), (2, 5), (3, 6)]

  注意:不同長度的多個seq是無法執行map函數的,會出現類型錯誤。

  2.2 reduce函數

  reduce函數格式:reduce(func, seq[, init]).

  reduce函數即為化簡,它是這樣一個過程:每次迭代,將上一次的迭代結果(第一次時為init的元素,如沒有init則為seq的第一個元素)與下一個元素一同執行一個二元的func函數。在reduce函數中,init是可選的,如果使用,則作為第一次迭代的第一個元素使用。

  簡單來說,可以用這樣一個形象化的式子來說明:

  reduce(func, [1,2,3])=func(func(1,2), 3)

  reduce函數的工作原理圖如下所示:

  舉個例子來說,階乘是一個常見的數學方法,Python中並沒有給出一個階乘的內建函數,我們可以使用reduce實現一個階乘的代碼。

n = 5
print reduce(lambda x, y: x * y, range(1, n + 1))  # 120

  那么,如果我們希望得到2倍階乘的值呢?這就可以用到init這個可選參數了。

m = 2
n = 5
print reduce( lambda x, y: x * y, range( 1, n + 1 ), m )  # 240

3. 裝飾器@

  3.1 什么是裝飾器(函數)?

  定義:裝飾器就是一函數,用來包裝函數的函數,用來修飾原函數,將其重新賦值給原來的標識符,並永久的喪失原函數的引用。

  3.2 裝飾器的用法

  先舉一個簡單的裝飾器的例子:

#-*- coding: UTF-8 -*-
import time

def foo():
    print 'in foo()'

# 定義一個計時器,傳入一個,並返回另一個附加了計時功能的方法
def timeit(func):

    # 定義一個內嵌的包裝函數,給傳入的函數加上計時功能的包裝
    def wrapper():
        start = time.clock()
        func()
        end =time.clock()
        print 'used:', end - start

    # 將包裝后的函數返回
    return wrapper

foo = timeit(foo)
foo()

  輸出:

in foo()
used: 2.38917518359e-05

  python中專門為裝飾器提供了一個@符號的語法糖,用來簡化上面的代碼,他們的作用一樣。上述的代碼還可以寫成這樣(裝飾器專有的寫法,注意符號“@”):

#-*- coding: UTF-8 -*-
import time

# 定義一個計時器,傳入一個,並返回另一個附加了計時功能的方法
def timeit(func):

    # 定義一個內嵌的包裝函數,給傳入的函數加上計時功能的包裝
    def wrapper():
        start = time.clock()
        func()
        end =time.clock()
        print 'used:', end - start

    # 將包裝后的函數返回
    return wrapper

@timeit def foo():
    print 'in foo()'

#foo = timeit(foo)
foo()

  其實對裝飾器的理解,我們可以根據它的名字來進行,主要有三點:

   1)首先裝飾器的特點是,它將函數名作為輸入(這說明裝飾器是一個高階函數);

   2)通過裝飾器內部的語法將原來的函數進行加工,然后返回;

   3)原函數通過裝飾器后被賦予新的功能,新函數覆蓋原函數,以后再調用原函數,將會起到新的作用。

  說白了,裝飾器就相當於是一個函數加工廠,可以將函數進行再加工,賦予其新的功能。

  裝飾器的嵌套:

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
def makebold(fn):
    def wrapped():
        return "<b>" + fn() + "</b>"
    return wrapped
def makeitalic(fn):
    def wrapped():
        return "<i>" + fn() + "</i>"
    return wrapped
@makebold
@makeitalic
def hello():
    return "hello world"
print hello()

  輸出結果:

<b><i>hello world</i></b>

  為什么是這個結果呢?
  1)首先hello函數經過makeitalic 函數的裝飾,變成了這個結果<i>hello world</i>
  2)然后再經過makebold函數的裝飾,變成了<b><i>hello world</i></b>,這個理解起來很簡單。

4. 匿名函數lamda

  4.1 什么是匿名函數?

  Python,有兩種函數一種是def定義一種是lambda函數。

  定義:顧名思義,即沒有函數名的函數。Lambda表達式是Python中一類特殊的定義函數的形式,使用它可以定義一個匿名函數。與其它語言不同,Python的Lambda表達式的函數體只能有唯一的一條語句,也就是返回值表達式語句。

  4.2 匿名函數的用法

  lambda的一般形式是關鍵字lambda,之后是一個或者多個參數,緊跟的是一個冒號,之后是一個表達式:

lambda argument1 argument2 ... :expression using arguments

  lambda是一個表達式,而不是一個語句。

  lambda主體是一個單一的表達式,而不是一個代碼塊。

  舉一個簡單的例子,假如要求兩個數之和,用普通函數或匿名函數如下:
  1)普通函數: def func(x,y):return x+y
  2)匿名函數: lambda x,y: x+y

  再舉一例:對於一個列表,要求只能包含大於3的元素。

  1)常規方法:

L1 = [1,2,3,4,5]
L2 = []
for i in L1:
    if i>3:
        L2.append(i)

  2)函數式編程實現: 運用filter,給其一個判斷條件即可

def func(x): return x>3
filter(func,[1,2,3,4,5])

  3)運用匿名函數,則更加精簡,一行就可以了:

filter(lambda x:x>3,[1,2,3,4,5])

  總結: 從中可以看出,lambda一般應用於函數式編程,代碼簡潔,常和reduce,filter等函數結合使用。此外,lambda函數中不能有return,其實“:”后面就是返回值。

  為什么要用匿名函數? 

  1) 使用Python寫一些執行腳本時,使用lambda可以省去定義函數的過程,讓代碼更加精簡。

  2) 對於一些抽象的,不會別的地方再復用的函數,有時候給函數起個名字也是個難題,使用lambda不需要考慮命名的問題。

  3) 使用lambda在某些時候讓代碼更容易理解。

  匿名函數的一個典型用法:

  用List的內建函數list.sort進行排序:

  list.sort(func=None, key=None, reverse=False) 

% 排序
L = [2,3,1,4] L.sort() L [1,2,3,4] % 逆序排序 L = [2,3,1,4] L.sort(reverse=True) L [4,3,2,1]

  對list的某一列進行排序有兩種方法,一種是自己定義排序方法,取代默認的func;另一種是修改key。這兩種方法均可結束匿名函數來簡潔的實現。

  使用匿名函數對list數據第二列進行排序(自定義排序邏輯,相當於修改func參數,參數x,y表示不屬於同一行):

L = [('b',6),('a',1),('c',3),('d',4)]
L.sort(lambda x,y:cmp(x[1],y[1])) 
L
[('a', 1), ('c', 3), ('d', 4), ('b', 6)]

  第二種方法(使用key參數,對每一行的第二列排序):

L = [('b',6),('a',1),('c',3),('d',4)]
L.sort(key=lambda x:x[1]) 
L
[('a', 1), ('c', 3), ('d', 4), ('b', 6)]

  使用匿名函數先對第二列進行排序,在對第一列進行排序(先對某一行的第2列進行排序,再對第1列進行排序):

L = [('d',2),('a',4),('b',3),('c',2)]
L.sort(key=lambda x:(x[1],x[0]))
L
[('c', 2), ('d', 2), ('b', 3), ('a', 4)]

 


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