什么是 Pipeline？

Pipeline 是一種組織一系列操作或函數(shù)來處理數(shù)據(jù)的方式。一個(gè)操作的輸出成為下一個(gè)操作的輸入，依此類推，直到得到最終結(jié)果。Pipeline 可以被視為一系列管道，數(shù)據(jù)從一個(gè)管道流向另一個(gè)管道，在此過程中進(jìn)行一些轉(zhuǎn)換或操作。

舉個(gè)例子，假設(shè)你有一個(gè)數(shù)字列表，你想對(duì)它們執(zhí)行以下操作：

• 過濾出奇數(shù)

• 將每個(gè)數(shù)字乘以10

• 每個(gè)數(shù)字加5

• 計(jì)算結(jié)果數(shù)字的平均值

一種方法是編寫一個(gè)循環(huán)，迭代列表并逐個(gè)應(yīng)用每個(gè)操作，將中間結(jié)果存儲(chǔ)在一個(gè)新列表中。例如：

numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
filtered = []
for n in numbers:
    if n % 2 == 0:
        filtered.append(n)
multiplied = []
for n in filtered:
    multiplied.append(n * 10)
added = []
for n in multiplied:
    added.append(n + 5)
total = 0
count = 0
for n in added:
    total += n
    count += 1
average = total / count
print(average)

這段代碼可以工作，但不夠優(yōu)雅和高效。它創(chuàng)建了三個(gè)新列表，占用內(nèi)存，使代碼難以閱讀。它還需要編寫四個(gè)循環(huán)，這可能會(huì)很繁瑣且容易出錯(cuò)。

更好的方法是使用 pipeline。Pipeline 允許你將操作鏈接在一起，而無需創(chuàng)建中間列表或循環(huán)。你可以使用內(nèi)置的 map 和 filter 函數(shù)，它們接受一個(gè)函數(shù)和一個(gè)可迭代對(duì)象作為參數(shù)，并返回一個(gè)將函數(shù)應(yīng)用于原始可迭代對(duì)象的每個(gè)元素的新可迭代對(duì)象。你還可以使用 sum 和 len 函數(shù)，分別計(jì)算可迭代對(duì)象的總和和長度。例如：

numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
average = sum(map(lambda n: n + 5, map(lambda n: n * 10, filter(lambda n: n % 2 == 0, numbers)))) / len(numbers)
print(average)

這段代碼比之前的代碼要短和簡(jiǎn)單得多。它不創(chuàng)建任何新列表或循環(huán)，并且很容易看出數(shù)據(jù)從一個(gè)操作流向下一個(gè)操作。然而，它仍然不夠可讀，因?yàn)樗褂昧饲短椎?map 和 filter 調(diào)用，這可能會(huì)令人困惑且難以理解。

一個(gè)更易讀的的方法是使用 toolz 庫中的 pipe 函數(shù)編寫 pipeline 。pipe函數(shù)接受一個(gè)初始值和一系列函數(shù)，并將每個(gè)函數(shù)應(yīng)用于前一個(gè)函數(shù)的輸出，返回最終結(jié)果。例如：

from toolz import pipe
numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
average = pipe(numbers, 
               filter(lambda n: n % 2 == 0), 
               map(lambda n: n * 10), 
               map(lambda n: n + 5), 
               lambda x: sum(x) / len(x))
print(average)

這段代碼比之前的代碼更可讀和優(yōu)雅。它清楚地展示了應(yīng)用于數(shù)據(jù)的操作序列，而且沒有使用任何嵌套調(diào)用或中間列表。pipe 函數(shù)使代碼看起來像一個(gè)流水線，數(shù)據(jù)從一個(gè)函數(shù)流向下一個(gè)函數(shù)。

為什么使用 Pipeline？

Pipeline 相對(duì)于其他代碼組織方式有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，其中一個(gè)是：

• 可讀性：Pipeline 使代碼更易讀和理解，因?yàn)樗故玖藬?shù)據(jù)從一個(gè)操作流向下一個(gè)操作的流程，而不會(huì)在代碼中引入中間變量或循環(huán)。Pipeline 還使代碼更模塊化和可重用，因?yàn)槊總€(gè)操作可以定義為一個(gè)獨(dú)立的函數(shù)，可以輕松測(cè)試并在不同的上下文中重用。

• 效率：Pipeline 可以提高代碼的效率，因?yàn)樗苊饬藙?chuàng)建占用內(nèi)存并減慢執(zhí)行速度的中間列表或可迭代對(duì)象。Pipeline 還允許惰性求值，這意味著只有在需要數(shù)據(jù)時(shí)才執(zhí)行操作，而不是提前執(zhí)行。這可以節(jié)省時(shí)間和資源，特別是在處理大量或無限數(shù)據(jù)源時(shí)。

+靈活性：Pipeline 可以輕松修改或擴(kuò)展，因?yàn)樗试S添加、刪除或更改操作的順序，而不影響其他部分的代碼。Pipeline 還支持不同類型的操作，例如過濾、映射、歸約、聚合、分組、排序等，可以以各種方式組合以達(dá)到不同的結(jié)果。

如何在Python中使用Pipeline？

在 Python 中，有多種創(chuàng)建和使用 Pipeline 的方法，其中一些包括：

• 使用內(nèi)置函數(shù)：Python 提供了幾個(gè)內(nèi)置函數(shù)，可以用于創(chuàng)建Pipeline，例如 map、filter、reduce、zip、enumerate、sorted、reversed 等。這些函數(shù)接受一個(gè)函數(shù)和一個(gè)可迭代對(duì)象作為參數(shù)，并返回一個(gè)將函數(shù)應(yīng)用于原始可迭代對(duì)象的每個(gè)元素的新可迭代對(duì)象。

• 使用列表推導(dǎo)式：列表推導(dǎo)式是一種簡(jiǎn)潔和表達(dá)力強(qiáng)的方式，在 Python中 創(chuàng)建列表，它使用類似數(shù)學(xué)表示的語法。列表推導(dǎo)式也可以用于創(chuàng)建 Pipeline，通過將一系列操作應(yīng)用于可迭代對(duì)象的每個(gè)元素，并將結(jié)果收集到一個(gè)新列表中。

• 使用生成器表達(dá)式：生成器表達(dá)式類似于列表推導(dǎo)式，但它們返回一個(gè)生成器對(duì)象，而不是列表。生成器對(duì)象是一個(gè)按需產(chǎn)生元素的可迭代對(duì)象，而不是在內(nèi)存中存儲(chǔ)它們。生成器表達(dá)式也可以用于創(chuàng)建 Pipeline，通過將一系列操作應(yīng)用于可迭代對(duì)象的每個(gè)元素，并將結(jié)果作為生成器產(chǎn)生。

總結(jié)

希望這篇博文幫助你理解了什么是Pipeline以及如何在Python中使用它們，更多關(guān)于Python Pipeline處理數(shù)據(jù)的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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