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【零基础】python基本知识 10:匿名函数高阶详解

时间:2023-09-21 03:58:11

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【零基础】python基本知识 10:匿名函数高阶详解

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前言

在之前的文章中我们了解了Python的常规函数,用途十分广泛。然而我们常常在代码中见到一些“非常规”函数,它们往往很简短,就一行,并且有个很酷炫的名字lambda,这就是匿名函数。

匿名函数在实际工作当中,同样举足轻重,正确的运用匿名函数能让我们的代码更简洁易读。

匿名函数基础

首先我们了解匿名函数的格式:

我们可以看到匿名函数的关键字是lambda,之后是一系列的参数,然后用冒号隔开,最后则是由这些参数组成的表达式。我们通过几个例子来看一下它的用法:

这里的匿名函数只输入一个参数X,输出则是输入X的平方,因此当输入是3时,输出便是九。如果把这个匿名函数写成常规函数的形式,则是下面这样可以看到:

匿名函数lambda和常规函数一样,返回的都是一个函数对象,它们的用法也极其相似,不过还是有下面几点区别,

第一,lambda是一个表达式,并不是一个语句。

所谓的表达式就是用一系列公式去表达一个东西,

而语句则一定是完成了某项功能,比如赋值语句x=1完成了赋值,Print语句完成了打印等等。

因此,lambda可以用在一些常规函数def不能用的地方,比如,lambda可以用在列表内部,而常规函数却不能,

再比如,lambda可以被用作某些函数的参数,而常规函数也不能。

常规函数def必须通过其函数名被调用,因此必须首先被定义。但是作为一个表达式的lambda返回的函数对象就不需要名字了。

第二,lambda的主体是只有一行的简单表达式,并不能扩展成一个多行的代码块

这其实是出于设计的考虑。Python之所以发明lambda,就是为了让它和常规函数各司其职。lambda专注于简单的任务,而常规函数则负责更复杂的多行逻辑。关于这一点,Python之父曾发了一篇文章解释,有兴趣的话可以自己阅读。

为什么要使用匿名函数

Python中有匿名函数的地方都可以被替换成等价的其他表达形式,一个Python程序是可以不用任何匿名函数的。不过在一些情况下,使用匿名函数拉姆达可以帮助我们大大简化代码的复杂度,提高代码的可读性。

通常我们用匿名函数的目的就是以下几点:

一、减少代码的重复性,

二、模块化代码。

对于第一点,如果程序在不同地方包含了相同的代码,那么我们就会把这部分相同的代码写成一个函数,并为它取一个名字,方便在相对应的不同地方调用。

对于第二点,如果一块代码是为了实现一个功能,但内容非常多,写在一起降低了代码的可读性,我们通常也会把这部分代码单独写成一个函数,然后加以调用。

一个函数,但它非常简短,只需要一行就能完成,同时它在程序中只被调用一次。那么这种情况,就可以是匿名的,只需要在适当的地方定义并使用,从而发挥匿名函数的作用。

举个例子,在python的tkinter gui应用中,我们想实现这样一个简单的功能:

创建显示一个按钮,每当用户点击时就打印出一段文字。如果使用lambda函数可以表示成这样:

而用常规函数,则需要写更多的代码:

显然运用匿名函数的代码简洁很多,也更加符合Python的编程习惯。

Python的函数式编程

和匿名函数lambda有着密切的联系。是指代码中每一块都是不可变的,都由纯函数的形式组成。这里的纯函数是指函数本身相互独立,互不影响,对于相同的输入总会有相同的输出,没有任何副作用。

举个例子:比如对于一个列表,我想让列表中的元素值都变为原来的两倍,我们可以写成下面这种形式:

这段代码不是一个纯函数的形式,因为列表中元素的值被改变了。如果我多次调用multiply-2()这个函数,那么每次得到的结果都不一样。想让它成为一个纯函数的形式,就得写成下面这种形式:

重新创建一个新的列表并返回。

函数式编程的优点主要在于其纯函数和不可变的特性,使程序更加健壮。易于调试和测试,缺点主要在于限制多、难写。

Python不同于一些语言,它并不是一门函数式编程语言,不过Python也提供了一些函数式编程的特性,值得我们了解和学习。

Python主要提供了这么几个函数,Map()、 filter()和reduce(),通常结合匿名函数lambda一起使用。

map(function,iterable)函数

它表示对iterable中的每个元素都运用function这个函数,最后返回一个新的可遍历的集合。

map函数还可以用for循环和list comprehension实现。

从图中我们可以看出map函数直接由C语言写的,运行时不需要通过Python显示器间接调用,并且内部做了诸多优化,所以运行速度最快。

filter(function,iterable)函数

它和map函数类似,Function同样表示一个函数对象。filter函数表示对iterable中的每个元素都使用function判断,并返回true或者false。

最后将返回true的元素组成一个新的可遍历的集合。

举个例子,比如返回一个列表中的所有偶数,可以写成下面这样:

reduce(function,iterable)函数

它通常用来对一个集合做一些累积操作。

function式同样是一个函数对象规定它有两个参数表示,对iterable中的每个元素以及上一次调用后的结果,运用function进行计算。最后返回的是一个单独的数值。

举个例子,我想要计算某个列表元素的乘积,就可以用reduce()函数来表示:

类似的filter()和reduce()的功能也可以用for循环或者list comprehension来实现。

通常来说,在我们想对集合中的元素进行一些操作时,如果操作非常简单,比如相加累积这种,那么我们优先考虑map() filter() reduce()之类或者list comprehension的形式。至于这两种方式的选择:

1、在数据量非常多的情况下,比如机器学习的应用,那我们一般更倾向于函数式编程的表示,因为效率更高。

2、在数据量不多的情况下,并且你想要程序更加pythonic的话,那么list comprehension也不失为一个好选择。

如果你要对集合中的元素做一些比较复杂的操作,那么考虑到代码的可读性,我们通常会使用for循环,这样更加清晰明了。

总结

1、Python中的匿名函数lambda,它的主要用途是减少代码的复杂度。需要注意的是,lambda是一个表达式,并不是一个语句,它只能写成一行的表达形式,语法上并不支持多行命名函数。通常的使用场景是,程序中需要使用一个函数完成一个简单的功能,并且该函数只调用一次。

2、其次,认识了Python函数式编程,主要了解了常见的map() filter()和reduce()这3个函数,并比较了它们与其他形式的性能,得出它们的性能效率是最优的。

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