Python3 中作为一等对象的函数解析

2023-08-04 17:53:05 75

Python3函数

函数是组织好的，可重复使用的，用来实现单一，或相关联功能的代码段。

函数能提高应用的模块性，和代码的重复利用率。你已经知道Python提供了许多内建函数，比如print()。但你也可以自己创建函数，这被叫做用户自定义函数。

在Python语言中，函数与整数、字符串、字典等基本数据类型一样，都是一等对象。所谓一等对象，即满足如下三个条件：

在运行时创建
能赋值给变量
能作为函数的参数或返回值

以下IDLE中的代码即在运行时创建了函数 factorial：

>>>deffactorial(n):
...'''calculatesn!'''
...return1ifn<2elsen*factorial(n-1)
...
>>>factorial(5)
120
>>>factorial.__doc__
'calculatesn!'
>>>type(factorial)

>>>fact=factorial
>>>fact

>>>fact(5)
120
>>>list(map(fact,range(10)))
[1,1,2,6,24,120,720,5040,40320,362880]

从输出中可以看出， factorial是 function类的实例对象， __doc__是 factorial对象众多属性中的一个。

可以把 factorial函数赋值给变量 fact，通过 fact变量调用 factorial函数。还可以把 factorial作为参数传递给 map函数。

这些行为表现了函数作为一等对象的特性。

一、高阶函数

接受函数作为参数，或者把函数作为返回值的函数即为高阶函数。

如内置用于排序的 sorted函数，它的 key参数用于传入一个函数，在需要排序的每个元素上执行特定的操作。如根据单词长度对多个字符串进行排序：

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

任何单参数的函数都可以作为 key的值传给 sorted函数，如把单词反向拼写作为排序条件：

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

map、filter与reduce

函数式编程语言通常会提供 map、 filter和 reduce三个高阶函数或者实现了类似功能的函数。Python3中的列表推导和生成器即具有 map和 filter函数的功能。

参考如下示例：

>>>deffact(n):
...return1ifn<2elsen*fact(n-1)
...
>>>list(map(fact,range(6)))
[1,1,2,6,24,120]
>>>[fact(n)forninrange(6)]
[1,1,2,6,24,120]
>>>list(map(fact,filter(lambdan:n%2,range(6))))
[1,6,120]
>>>[fact(n)forninrange(6)ifn%2]
[1,6,120]

通过列表推导可以完成与 map或 filter函数类似的工作，且可读性更高，也避免了使用 lambda表达式。

reduce在Python2中是内置函数，但在Python3中被移到了 functools模块中。 reduce可以把某个操作连续地应用到某个序列上，累计所有的结果，把产生的一系列值规约成一个值。因此常用于求和计算，但内置的 sum函数在可读性和性能方面更优。

>>>fromfunctoolsimportreduce
>>>fromoperatorimportadd
>>>reduce(add,range(101))
5050
>>>sum(range(101))
5050

二、匿名函数

可以使用 lambda关键字在Python表达式内创建匿名函数。

在函数的参数列表中最适合使用匿名函数。如前面的根据字符串反序后的结果对单词列表进行排序，可以使用 lambda匿名函数替代传入 sorted的 reverse函数：

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

lambda表达式 lambdawords:words[::-1]即等同于之前的 reverse函数：

defreverse(word):
returnword[::-1]

除了作为参数传给某个高阶函数外，Python很少使用匿名函数。

三、可调用对象

除了用户自定义的函数，其他可调用对象也可以使用调用运算符（即 ()）。

Python的数据模型中共包含7种可调用对象：

用户自定义函数：使用 def语句或 lambda表达式创建的函数
内置函数：由C语言（CPython）实现的函数，如 len或 time.strftime等
内置方法：使用C语言实现的方法，如 dict.get
方法：在类的定义体中定义的函数
类：类在调用时会使用 __new__方法创建实例，然后运行 __init__初始化实例，最后将实例返回给调用方。调用类相当于调用函数。
类的实例：如果类的定义中实现了 __call__方法，则其实例可以作为函数调用
生成器：使用yield关键字的函数或方法。可以返回生成器对象。

使用内置的 callable()函数可以确认对象是否可调用。

任何Python对象都可以表现得像函数，只需实现该实例的 __call__方法。

如下面的 bingocall.py，从列表中随机取出一个元素：

importrandom
classBingoCage:
def__init__(self,items):
self._items=list(items)
random.shuffle(self._items)
defpick(self):
try:
returnself._items.pop()
exceptIndexError:
raiseLookupError('pickfromemptyBingoCage')
def__call__(self):
returnself.pick()
bingo=BingoCage(range(50))
print(bingo.pick())
#=>38
print(bingo())
#=>22
print(callable(bingo))
#=>True

bingo是 BingoCage类的一个实例，由于 BingoCage类中实现了 __call__方法，则 bingo对象是可调用的（ bingo()）。

四、支持函数式编程的模块

operator

在函数式编程中，经常需要将算术运算符当作函数使用。如不使用递归计算阶乘。

使用 reduce和 lambda表达式计算阶乘：

>>>fromfunctoolsimportreduce
>>>deffact(n):
...returnreduce(lambdaa,b:a*b,range(1,n+1))
...
>>>fact(5)
120

Python中的 operator为多个运算符提供了对应的函数，可以避免写 lambdaa,b:a*b这种匿名函数。

使用 reduce和 operator.mul计算阶乘：

>>>fromoperatorimportmul
>>>fromfunctoolsimportreduce
>>>deffact(n):
...returnreduce(mul,range(1,n+1))
...
>>>fact(5)
120

operator模块中还有一类 itemgetter和 attrgetter函数，可以替代从序列中取出元素或读取属性的 lambda表达式。

如根据元组中的第二个元素对多个元组进行排序：

>>>metro_data=[
...('Tokyo','JP',36.933,(35.689722,139.691667)),
...('DelhiNCR','IN',21.935,(28.613889,77.208889)),
...('MexicoCity','MX',20.142,(19.433333,-99.133333)),
...('NewYork-Newark','US',20.104,(40.808611,-74.020386)),
...('SaoPaulo','BR',19.649,(-23.547778,-46.635833)),
...]
>>>fromoperatorimportitemgetter
>>>forcityinsorted(metro_data,key=itemgetter(1)):
...print(city)
...
('SaoPaulo','BR',19.649,(-23.547778,-46.635833))
('DelhiNCR','IN',21.935,(28.613889,77.208889))
('Tokyo','JP',36.933,(35.689722,139.691667))
('MexicoCity','MX',20.142,(19.433333,-99.133333))
('NewYork-Newark','US',20.104,(40.808611,-74.020386))

如果把多个参数传递给 itemgetter，则该函数会返回由提取的值构成的元组：

>>>cc_name=itemgetter(1,0)
>>>forcityinmetro_data:
...print(cc_name(city))
...
('JP','Tokyo')
('IN','DelhiNCR')
('MX','MexicoCity')
('US','NewYork-Newark')
('BR','SaoPaulo')

attrgetter与 itemgetter作用类似，可以根据名称提取对象的属性。

operator模块中还有一个 methodcaller函数，可以用来在某个对象上调用由参数指定的方法。

>>>fromoperatorimportmethodcaller
>>>s='Thetimehascome'
>>>upcase=methodcaller('upper')
>>>upcase(s)
'THETIMEHASCOME'
>>>hiphenate=methodcaller('replace','','-')
>>>hiphenate(s)
'The-time-has-come'
functools.partial

高阶函数 functools.partial用来部分应用某个函数。即基于某个函数创建一个新的可调用对象，并把原函数的某些参数固定。

如使用 partial把一个接受双参数的函数改编成单参数的可调用对象：

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

partial()函数返回一个 functools.partial对象，该对象提供对原函数的访问和固定原函数参数的行为。

>>>defgreeting(words,name):
...returnf'{words},{name}!'
...
>>>fromfunctoolsimportpartial
>>>greeting2=partial(greeting,name='skitar')
>>>greeting2("what'sup")
"what'sup,skitar!"
>>>greeting2
functools.partial(,name='skitar')

总结

以上所述是小编给大家介绍的Python3中作为一等对象的函数解析，希望对大家有所帮助，如果大家有任何疑问请给我留言，小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对毛票票网站的支持！
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Python3 中作为一等对象的函数解析

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