Python 函數(shù)式編程

Python 不是純粹的函數(shù)式語(yǔ)言，但你可以使用 Python 進(jìn)行函數(shù)式編程

典型的聽(tīng)君一席話，如聽(tīng)一席話，說(shuō)白了就是 Python 具備函數(shù)式編程的特性，

so，可以借用函數(shù)式語(yǔ)言的設(shè)計(jì)模式和編程技術(shù)，把代碼寫(xiě)成函數(shù)式編程的樣子

一般此時(shí)我會(huì)吹噓一下，函數(shù)式代碼比較簡(jiǎn)潔和優(yōu)雅~

好了，已經(jīng)吹噓完了。

以上內(nèi)容都屬于講道理的范圍，那在 Python 中有哪些適合函數(shù)式編程的技能點(diǎn)

又有哪些不適的點(diǎn)呢？

下述 2 點(diǎn)先有個(gè)印象就行

優(yōu)點(diǎn)：生成器表達(dá)式，這個(gè)后面咱會(huì)反復(fù)提及，具備很多高階函數(shù)，例如 reduce，map，filter 三巨頭。

缺點(diǎn)：沒(méi)有無(wú)限遞歸等~

如果你去百度 “什么是函數(shù)式編程”，很多地方會(huì)給出答案

函數(shù)式編程：允許把函數(shù)本身作為參數(shù)傳入另一個(gè)函數(shù)，還允許返回一個(gè)函數(shù)。

有道理！

其實(shí)函數(shù)式編程就是在函數(shù)中定義表達(dá)式和實(shí)現(xiàn)表達(dá)式的求職，說(shuō)白了就是用函數(shù)落地你的代碼。

看起來(lái)好像是廢話，它還有一個(gè)補(bǔ)充的說(shuō)明，在函數(shù)式編程中要避免狀態(tài)變化和使用可變對(duì)象。

其中避免狀態(tài)變化 重點(diǎn)要關(guān)注賦值語(yǔ)句以及它如何改變狀態(tài)，因此你在函數(shù)式編程中，不會(huì)看到 global，nolocal 等內(nèi)容。

同一案例的不同寫(xiě)法，展示函數(shù)式編程

概念與原理都是比較抽象的，咱還是少說(shuō)概念，這個(gè)留到未來(lái)你自己總結(jié)就好，直接展示源碼差異。

計(jì)算 1~100 內(nèi)，計(jì)算 5 與 7 的倍數(shù)之和

面向過(guò)程的寫(xiě)法

count = 0
for num in range(1, 101):
 if num % 5 == 0 or num % 7 == 0:
  count += num
print(count)

在面向過(guò)程的寫(xiě)法中，邏輯都是從上向下進(jìn)行運(yùn)行的，例如 num 從 1 數(shù)到 100，如果對(duì) 5 或者對(duì) 7 取余等于 0，那表示可以整除，然后將 count 與對(duì)應(yīng)的 num 相加，得到最后的余數(shù)。

這種思路是純面向過(guò)程的寫(xiě)法，一般我們學(xué)習(xí)編程時(shí)，首先學(xué)會(huì)的就是該類(lèi)寫(xiě)法。

面向?qū)ο蟮膶?xiě)法

該類(lèi)寫(xiě)法有兩種，一種是使用 Python 內(nèi)置的列表實(shí)現(xiàn)，一種是自己聲明一個(gè)類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

第一種寫(xiě)法：

count = list()
for num in range(1, 101):
 if num % 5 == 0 or num % 7 == 0:
  count.append(num)
print(sum(count))

在上述寫(xiě)法中，變量 count 聲明一個(gè) list，即列表對(duì)象，但是整理看起來(lái)還是有些過(guò)程式編程語(yǔ)言的影子。

例如最后的 sum(count) 的使用就有些奇怪，看不出來(lái)面向?qū)ο蟮挠白印?/p>

接下來(lái)，咱們創(chuàng)建一個(gè)自定義的類(lèi)，進(jìn)行邏輯實(shí)現(xiàn)。

class My_List_Sum(list):
 def sum(self):
  count = 0
  for n in self:
count += n
  return count
count = My_List_Sum()
for num in range(1, 101):
 if num % 5 == 0 or num % 7 == 0:
  count.append(num)
print(count.sum())

上述代碼，我們自行實(shí)現(xiàn)了一個(gè) My_List_Sum 類(lèi)，讓它繼承自 list，此時(shí)你應(yīng)該明白，list 就是一個(gè)類(lèi)名，然后在類(lèi)的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了 sum 方法，再調(diào)用該對(duì)象的 sum 方法，完美的應(yīng)用了面向?qū)ο蟮膶?xiě)法。

接下來(lái)進(jìn)入正題，函數(shù)式編程的落地實(shí)現(xiàn)

在正式編寫(xiě)前，需要回憶一些基礎(chǔ)知識(shí)，例如 lambda 表達(dá)式以及列表相加。

判斷一個(gè)數(shù)字是 5 或者 7 的倍數(shù)， lambda 寫(xiě)法如下：

multiple = lambda x: x % 5 == 0 or x % 7 == 0
a = multiple(3) # False
b = multiple(5) # True
c = multiple(7) # False
print(a, b, c)

列表相加代碼如下：

print([1]+[2]) # [1,2]

有了上述內(nèi)容，可以編寫(xiě)一個(gè)遞歸函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的邏輯，代碼的說(shuō)明已經(jīng)添加到注釋中。

def tool(n: int, end: int, filter_func) -> list:
 """返回一個(gè)篩選之后的列表
 :param n: 起始值
 :param end: 終止值
 :param filter_func: 判斷表達(dá)式
 """
 # 如果到達(dá)上限，直接返回空列表
 if n == end: return []
 # 如果滿(mǎn)足過(guò)濾條件，返回該值與下一個(gè)值組成的列表
 if filter_func(n):
  return [n] + tool(n + 1, end, filter_func)
 else:
  # 不滿(mǎn)足過(guò)濾條件，直接返回下一個(gè)值
  return tool(n + 1, end, filter_func)
# 測(cè)試代碼
ret = tool(1, 101, lambda x: x % 5 == 0 or x % 7 == 0)
print(ret)
print(sum(ret))

上述代碼即為求和的函數(shù)式實(shí)現(xiàn)，其中部分邏輯如下：

• 給定初始值與上限值，當(dāng)?shù)闹档扔谏舷拗禃r(shí)，返回空列表，即運(yùn)行結(jié)束；
• 傳入一個(gè)判斷條件，本案例中為一個(gè) lambda 表達(dá)式，用于判斷 5 和 7 的倍數(shù)；
• 當(dāng)滿(mǎn)足條件時(shí)，進(jìn)行的是相加+迭代工作，當(dāng)不滿(mǎn)足條件時(shí)，直接進(jìn)入下一次迭代。

當(dāng)然還有一種函數(shù)式編程的寫(xiě)法，代碼如下：

print(sum(n for n in range(1, 101) if n % 5 == 0 or n % 7 == 0))

這里用到的生成器后文會(huì)進(jìn)行說(shuō)明。

Python 函數(shù)式編程的特點(diǎn)

在 Python 中，函數(shù)即對(duì)象，例如聲明一個(gè)函數(shù)之后，你可以調(diào)用其屬性。

下述代碼展示的即為函數(shù)對(duì)象的屬性，其余內(nèi)容可以自行再做測(cè)試。

def my_func(var1, var2, **kw):
 return var1 + var2
print(type(my_func))  # <class 'function'>
print(my_func.__code__)
print(my_func.__dict__)
print(my_func.__code__.co_code)
print(my_func.__code__.co_filename)
print(my_func.__code__.co_argcount)

函數(shù)式編程之所以高效，其中一個(gè)很重要的原因就是延遲計(jì)算，也叫做惰性求值，這些在后面都將逐步展開(kāi)，現(xiàn)在依舊是接收一下印象概念。

正是因?yàn)楹瘮?shù)即對(duì)象，所有才有本文開(kāi)篇那段對(duì)函數(shù)式編程的定義。

函數(shù)可以使用其它函數(shù)作為參數(shù)，或者返回另一個(gè)函數(shù)，所以在實(shí)際編碼過(guò)程中，我們將會(huì)把函數(shù)轉(zhuǎn)換成其它代碼中的 “對(duì)象”，從而實(shí)現(xiàn)函數(shù)式編程。

接下來(lái)咱們要接觸一下 Python 中的純函數(shù)概念以及應(yīng)用。

純函數(shù)

純函數(shù)是一個(gè)概念，也就是讓函數(shù)不會(huì)對(duì)函數(shù)外作用域產(chǎn)生影響，即作用域?yàn)楸镜亍?/p>

說(shuō)簡(jiǎn)單點(diǎn)，就是在函數(shù)內(nèi)部避免賦值操作，當(dāng)然類(lèi)似 global 等關(guān)鍵字也避免使用。

針對(duì)此，lambda 表達(dá)式就是純函數(shù)。

首先查看一個(gè)純函數(shù)的例子：

def my_func(num: int) -> int:
 return num * 100

上述代碼中函數(shù)的返回值僅與 num 有關(guān)，滿(mǎn)足下面兩個(gè)條件：

• 沒(méi)有改變?nèi)肿兞浚?/li>
• 沒(méi)有更新可變數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，例如列表，字典。

接觸完畢純函數(shù)概念之后，下面了解一下函數(shù)作為對(duì)象的落地應(yīng)用。

在 Python 中聲明一個(gè)類(lèi)，默認(rèn)會(huì)攜帶部分內(nèi)置的方法，例如：

from typing import Callable
# 聲明一個(gè)類(lèi)，該類(lèi)無(wú)意義，僅測(cè)試使用
class Ext:
 # 傳入的函數(shù)，可攜帶1~2個(gè)參數(shù)
 def __init__(self, test_demo: Callable[[int], int]) -> None:
  self.func = test_demo
 # 返回結(jié)果擴(kuò)大2倍
 def __call__(self, arg: int) -> int:
  return self.func(arg) * 2
def one_func(var):
 return var + 1
def two_func(var):
 return var * 3
def three_func(var):
 return var
a = Ext(one_func)
print(a(3))  # 8
b = Ext(two_func)
print(b(3))  # 18
c = Ext(three_func)
print(c(3))  # 6

上述代碼使用了一個(gè)新的模塊 typing，該模塊是 Python 3.5 之后新增的模塊，主要為 Python 提供靜態(tài)類(lèi)型的檢查 。

本案例中導(dǎo)入的是回調(diào)函數(shù) Callable，格式如下：

Callable[[Arg1Type, Arg2Type],ReturnType]

其中內(nèi)部中括號(hào) Arg1Type 是參數(shù)類(lèi)型，ReturnType 為返回值類(lèi)型。

上述三個(gè)函數(shù)的簽名都與 Callable 定義的一致，所以都可以作為 test_demo 參數(shù)的值去傳遞。

以上就是Python函數(shù)式編程之面向過(guò)程面向?qū)ο蠹昂瘮?shù)式簡(jiǎn)析的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Python函數(shù)式編程面向過(guò)程面向?qū)ο蠹昂瘮?shù)式的資料請(qǐng)關(guān)注本站其它相關(guān)文章！

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