快捷導(dǎo)航

Python3 中作為一等對象的函數(shù)解析

更新時間：2019年12月11日 08:28:17 作者：StarryLand

這篇文章主要介紹了Python3 中作為一等對象的函數(shù),本文通過實例代碼講解的非常詳細，具有一定的參考借鑒價值，需要的朋友可以參考下

Python3 函數(shù)

函數(shù)是組織好的，可重復(fù)使用的，用來實現(xiàn)單一，或相關(guān)聯(lián)功能的代碼段。

函數(shù)能提高應(yīng)用的模塊性，和代碼的重復(fù)利用率。你已經(jīng)知道Python提供了許多內(nèi)建函數(shù)，比如print()。但你也可以自己創(chuàng)建函數(shù)，這被叫做用戶自定義函數(shù)。

在 Python 語言中，函數(shù)與整數(shù)、字符串、字典等基本數(shù)據(jù)類型一樣，都是一等對象。所謂一等對象，即滿足如下三個條件：

在運行時創(chuàng)建
能賦值給變量
能作為函數(shù)的參數(shù)或返回值

以下 IDLE 中的代碼即在運行時創(chuàng)建了函數(shù) factorial ：

>>> def factorial(n):
...   '''calculates n!'''
...   return 1 if n < 2 else n * factorial(n-1)
...
>>> factorial(5)
120
>>> factorial.__doc__
'calculates n!'
>>> type(factorial)
<class 'function'>
>>> fact = factorial
>>> fact
<function factorial at 0x7f55bc771c10>
>>> fact(5)
120
>>> list(map(fact, range(10)))
[1, 1, 2, 6, 24, 120, 720, 5040, 40320, 362880]

從輸出中可以看出， factorial 是 function 類的實例對象， __doc__ 是 factorial 對象眾多屬性中的一個。

可以把 factorial 函數(shù)賦值給變量 fact ，通過 fact 變量調(diào)用 factorial 函數(shù)。還可以把 factorial 作為參數(shù)傳遞給 map 函數(shù)。

這些行為表現(xiàn)了函數(shù)作為一等對象的特性。

一、高階函數(shù)

接受函數(shù)作為參數(shù)，或者把函數(shù)作為返回值的函數(shù)即為高階函數(shù) 。

如內(nèi)置用于排序的 sorted 函數(shù)，它的 key 參數(shù)用于傳入一個函數(shù)，在需要排序的每個元素上執(zhí)行特定的操作。如根據(jù)單詞長度對多個字符串進行排序：

>>> fruits = ['strawberry', 'fig', 'apple', 'cherry', 'raspberry', 'banana']
>>> sorted(fruits, key=len)
['fig', 'apple', 'cherry', 'banana', 'raspberry', 'strawberry']

任何單參數(shù)的函數(shù)都可以作為 key 的值傳給 sorted 函數(shù)，如把單詞反向拼寫作為排序條件：

>>> def reverse(word):
...   return word[::-1]
...
>>> reverse('test')
'tset'
>>> sorted(fruits, key=reverse)
['banana', 'apple', 'fig', 'raspberry', 'strawberry', 'cherry']

map、filter 與 reduce

函數(shù)式編程語言通常會提供 map 、 filter 和 reduce 三個高階函數(shù)或者實現(xiàn)了類似功能的函數(shù)。Python3 中的列表推導(dǎo)和生成器即具有 map 和 filter 函數(shù)的功能。

參考如下示例：

>>> def fact(n):
...   return 1 if n < 2 else n * fact(n-1)
...
>>> list(map(fact, range(6)))
[1, 1, 2, 6, 24, 120]
>>> [fact(n) for n in range(6)]
[1, 1, 2, 6, 24, 120]
>>> list(map(fact, filter(lambda n: n % 2, range(6))))
[1, 6, 120]
>>> [fact(n) for n in range(6) if n % 2]
[1, 6, 120]

通過列表推導(dǎo)可以完成與 map 或 filter 函數(shù)類似的工作，且可讀性更高，也避免了使用 lambda 表達式。

reduce 在 Python2 中是內(nèi)置函數(shù)，但在 Python3 中被移到了 functools 模塊中。 reduce 可以把某個操作連續(xù)地應(yīng)用到某個序列上，累計所有的結(jié)果，把產(chǎn)生的一系列值規(guī)約成一個值。因此常用于求和計算，但內(nèi)置的 sum 函數(shù)在可讀性和性能方面更優(yōu)。

>>> from functools import reduce
>>> from operator import add
>>> reduce(add, range(101))
5050
>>> sum(range(101))
5050

二、匿名函數(shù)

可以使用 lambda 關(guān)鍵字在 Python 表達式內(nèi)創(chuàng)建匿名函數(shù)。

在函數(shù)的參數(shù)列表中最適合使用匿名函數(shù)。如前面的根據(jù)字符串反序后的結(jié)果對單詞列表進行排序，可以使用 lambda 匿名函數(shù)替代傳入 sorted 的 reverse 函數(shù)：

>>> fruits = ['strawberry', 'fig', 'apple', 'cherry', 'raspberry', 'banana']
>>> sorted(fruits, key=lambda word: word[::-1])
['banana', 'apple', 'fig', 'raspberry', 'strawberry', 'cherry']

lambda 表達式 lambda words: words[::-1] 即等同于之前的 reverse 函數(shù)：

def reverse(word):
   return word[::-1]

除了作為參數(shù)傳給某個高階函數(shù)外，Python 很少使用匿名函數(shù)。

三、可調(diào)用對象

除了用戶自定義的函數(shù)，其他可調(diào)用對象也可以使用調(diào)用運算符（即 () ）。

Python 的數(shù)據(jù)模型中共包含 7 種可調(diào)用對象：

用戶自定義函數(shù)：使用 def 語句或 lambda 表達式創(chuàng)建的函數(shù)
內(nèi)置函數(shù)：由 C 語言（CPython）實現(xiàn)的函數(shù)，如 len 或 time.strftime 等
內(nèi)置方法：使用 C 語言實現(xiàn)的方法，如 dict.get
方法：在類的定義體中定義的函數(shù)
類：類在調(diào)用時會使用 __new__ 方法創(chuàng)建實例，然后運行 __init__ 初始化實例，最后將實例返回給調(diào)用方。調(diào)用類相當(dāng)于調(diào)用函數(shù)。
類的實例：如果類的定義中實現(xiàn)了 __call__ 方法，則其實例可以作為函數(shù)調(diào)用
生成器：使用 yield 關(guān)鍵字的函數(shù)或方法?？梢苑祷厣善鲗ο?。

使用內(nèi)置的 callable() 函數(shù)可以確認(rèn)對象是否可調(diào)用。

任何 Python 對象都可以表現(xiàn)得像函數(shù)，只需實現(xiàn)該實例的 __call__ 方法。

如下面的 bingocall.py ，從列表中隨機取出一個元素：

import random
class BingoCage:
  def __init__(self, items):
    self._items = list(items)
    random.shuffle(self._items)
  def pick(self):
    try:
      return self._items.pop()
    except IndexError:
      raise LookupError('pick from empty BingoCage')
  def __call__(self):
    return self.pick()
bingo = BingoCage(range(50))
print(bingo.pick())
# => 38
print(bingo())
# => 22
print(callable(bingo))
# => True

bingo 是 BingoCage 類的一個實例，由于 BingoCage 類中實現(xiàn)了 __call__ 方法，則 bingo 對象是可調(diào)用的（ bingo() ）。

四、支持函數(shù)式編程的模塊

operator

在函數(shù)式編程中，經(jīng)常需要將算術(shù)運算符當(dāng)作函數(shù)使用。如不使用遞歸計算階乘。

使用 reduce 和 lambda 表達式計算階乘：

>>> from functools import reduce
>>> def fact(n):
...   return reduce(lambda a, b: a*b, range(1, n+1))
...
>>> fact(5)
120

Python 中的 operator 為多個運算符提供了對應(yīng)的函數(shù)，可以避免寫 lambda a, b: a*b 這種匿名函數(shù)。

使用 reduce 和 operator.mul 計算階乘：

>>> from operator import mul
>>> from functools import reduce
>>> def fact(n):
...   return reduce(mul, range(1, n+1))
...
>>> fact(5)
120

operator 模塊中還有一類 itemgetter 和 attrgetter 函數(shù)，可以替代從序列中取出元素或讀取屬性的 lambda 表達式。

如根據(jù)元組中的第二個元素對多個元組進行排序：

>>> metro_data = [
...   ('Tokyo', 'JP', 36.933, (35.689722, 139.691667)),
...   ('Delhi NCR', 'IN', 21.935, (28.613889, 77.208889)),
...   ('Mexico City', 'MX', 20.142, (19.433333, -99.133333)),
...   ('New York-Newark', 'US', 20.104, (40.808611, -74.020386)),
...   ('Sao Paulo', 'BR', 19.649, (-23.547778, -46.635833)),
... ]
>>> from operator import itemgetter
>>> for city in sorted(metro_data, key=itemgetter(1)):
...   print(city)
...
('Sao Paulo', 'BR', 19.649, (-23.547778, -46.635833))
('Delhi NCR', 'IN', 21.935, (28.613889, 77.208889))
('Tokyo', 'JP', 36.933, (35.689722, 139.691667))
('Mexico City', 'MX', 20.142, (19.433333, -99.133333))
('New York-Newark', 'US', 20.104, (40.808611, -74.020386))

如果把多個參數(shù)傳遞給 itemgetter ，則該函數(shù)會返回由提取的值構(gòu)成的元組：

>>> cc_name = itemgetter(1, 0)
>>> for city in metro_data:
...   print(cc_name(city))
...
('JP', 'Tokyo')
('IN', 'Delhi NCR')
('MX', 'Mexico City')
('US', 'New York-Newark')
('BR', 'Sao Paulo')

attrgetter 與 itemgetter 作用類似，可以根據(jù)名稱提取對象的屬性。

operator 模塊中還有一個 methodcaller 函數(shù)，可以用來在某個對象上調(diào)用由參數(shù)指定的方法。

>>> from operator import methodcaller
>>> s = 'The time has come'
>>> upcase = methodcaller('upper')
>>> upcase(s)
'THE TIME HAS COME'
>>> hiphenate = methodcaller('replace', ' ', '-')
>>> hiphenate(s)
'The-time-has-come'
functools.partial

高階函數(shù) functools.partial 用來部分應(yīng)用某個函數(shù)。即基于某個函數(shù)創(chuàng)建一個新的可調(diào)用對象，并把原函數(shù)的某些參數(shù)固定。

如使用 partial 把一個接受雙參數(shù)的函數(shù)改編成單參數(shù)的可調(diào)用對象：

>>> from operator import mul
>>> from functools import partial
>>> triple = partial(mul, 3)
>>> triple(7)
21
>>> list(map(triple, range(1, 10)))
[3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27]

partial() 函數(shù)返回一個 functools.partial 對象，該對象提供對原函數(shù)的訪問和固定原函數(shù)參數(shù)的行為。

>>> def greeting(words, name):
...   return f'{words}, {name}!'
...
>>> from functools import partial
>>> greeting2 = partial(greeting, name='skitar')
>>> greeting2("what's up")
"what's up, skitar!"
>>> greeting2
functools.partial(<function greeting at 0x7f70f31788b0>, name='skitar')

總結(jié)

以上所述是小編給大家介紹的Python3 中作為一等對象的函數(shù)解析，希望對大家有所幫助，如果大家有任何疑問請給我留言，小編會及時回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對腳本之家網(wǎng)站的支持！
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