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python高阶函数map_python高阶函数-map、reduce、filter

python# 练习69:(高阶函数的使用) # 利用map()和匿名函数,用一行代码把用户输入的

Python内建了map()和reduce()函数。

一、map()函数

map()函数接收两个参数,一个是函数,一个是Iterable,map将传入的函数依次作用到序列的每个元素,并把结果作为新的Iterator返回。

举例说明,比如我们有一个函数f(x)=x2,要把这个函数作用在一个list [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]上,就可以用map()实现如下:

f(x) = x * x

┌───┬───┬───┬───┼───┬───┬───┬───┐

│ │ │ │ │ │ │ │ │

▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼

[ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ]

│ │ │ │ │ │ │ │ │

│ │ │ │ │ │ │ │ │

▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼

[ 1 4 9 16 25 36 49 64 81 ]

现在,我们用Python代码实现:

def f(x):

return x*x

r = map(f, [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9])

print(list(r))

map()传入的第一个参数是f,即函数对象本身。由于结果r是一个Iterator,Iterator是惰性序列,因此通过list()函数让它把整个序列都计算出来并返回一个list。

你可能会想,不需要map()函数,写一个循环,也可以计算出结果:

L = []

for n in [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]:

L.append(f(n))

print(L)

的确可以,但是,从上面的循环代码,能一眼看明白“把f(x)作用在list的每一个元素并把结果生成一个新的list”吗?

所以,map()作为高阶函数,事实上它把运算规则抽象了,因此,我们不但可以计算简单的f(x)=x2,还可以计算任意复杂的函数,比如,把这个list所有数字转为字符串:

>>> list(map(str, [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]))

['1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9']

只需要一行代码。

二、reduce的用法。

reduce把一个函数作用在一个序列[x1, x2, x3, ...]上,这个函数必须接收两个参数,reduce把结果继续和序列的下一个元素做累积计算,其效果就是:

reduce(f, [x1, x2, x3, x4]) = f(f(f(x1, x2), x3), x4)

比方说对一个序列求和,就可以用reduce实现:

def add(x,y):

print(x,y)

return x+y

print(reduce(add,[1,3,4,5,6,7]))

当然求和运算可以直接用Python内建函数sum(),没必要动用reduce。

但是如果要把序列[1, 3, 5, 7, 9]变换成整数13579,reduce就可以派上用场:

def add(x,y):

print(x,y)

return x*10 + y

print(reduce(add,[1,3,4,5,6,7]))

这个例子本身没多大用处,但是,如果考虑到字符串str也是一个序列,对上面的例子稍加改动,配合map(),我们就可以写出把str转换为int的函数:

>>> from functools import reduce

>>> def fn(x, y):

... return x * 10 + y

...

>>> def char2num(s):

... digits = {'0': 0, '1': 1, '2': 2, '3': 3, '4': 4, '5': 5, '6': 6, '7': 7, '8': 8, '9': 9}

... return digits[s]

...

>>> reduce(fn, map(char2num, '13579'))

13579

整理成一个str2int的函数就是:

from functools import reduce

DIGITS = {'0': 0, '1': 1, '2': 2, '3': 3, '4': 4, '5': 5, '6': 6, '7': 7, '8': 8, '9': 9}

def str2int(s):

def fn(x, y):

return x * 10 + y

def char2num(s):

return DIGITS[s]

return reduce(fn, map(char2num, s))

还可以用lambda函数进一步简化成:

from functools import reduce

DIGITS = {'0': 0, '1': 1, '2': 2, '3': 3, '4': 4, '5': 5, '6': 6, '7': 7, '8': 8, '9': 9}

def char2num(s):

return DIGITS[s]

def str2int(s):

return reduce(lambda x, y: x * 10 + y, map(char2num, s))

也就是说,假设Python没有提供int()函数,你完全可以自己写一个把字符串转化为整数的函数,而且只需要几行代码!

lambda函数的用法在后面介绍。

练习

利用map()函数,把用户输入的不规范的英文名字,变为首字母大写,其他小写的规范名字。输入:['adam', 'LISA', 'barT'],输出:['Adam', 'Lisa', 'Bart']:

def normalize(name):

return name[0].upper()+ name[1:].lower()

L1 = ['adam', 'LISA', 'barT']

L2 = list(map(normalize, L1))

print(L2)

Python提供的sum()函数可以接受一个list并求和,请编写一个prod()函数,可以接受一个list并利用reduce()求积:

from functools import reduce

def prod(l):

return reduce(lambda x,y:x*y,l)

三、Python内建的filter()函数用于过滤序列。

和map()类似,filter()也接收一个函数和一个序列。和map()不同的是,filter()把传入的函数依次作用于每个元素,然后根据返回值是True还是False决定保留还是丢弃该元素。

例如,在一个list中,删掉偶数,只保留奇数,可以这么写:

def is_odd(n):

return n % 2 == 1

list(filter(is_odd, [1, 2, 4, 5, 6, 9, 10, 15]))

# 结果: [1, 5, 9, 15]

把一个序列中的空字符串删掉,可以这么写:

def not_empty(s):

return s and s.strip()

list(filter(not_empty, ['A', '', 'B', None, 'C', ' ']))

# 结果: ['A', 'B', 'C']

可见用filter()这个高阶函数,关键在于正确实现一个“筛选”函数。

注意到filter()函数返回的是一个Iterator,也就是一个惰性序列,所以要强迫filter()完成计算结果,需要用list()函数获得所有结果并返回list。

用filter求素数

计算素数的一个方法是埃氏筛法,它的算法理解起来非常简单:

首先,列出从2开始的所有自然数,构造一个序列:

2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, ...

取序列的第一个数2,它一定是素数,然后用2把序列的2的倍数筛掉:

3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, ...

取新序列的第一个数3,它一定是素数,然后用3把序列的3的倍数筛掉:

5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, ...

取新序列的第一个数5,然后用5把序列的5的倍数筛掉:

7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, ...

不断筛下去,就可以得到所有的素数。

用Python来实现这个算法,可以先构造一个从3开始的奇数序列:

def _odd_iter():

n = 1

while True:

n = n + 2

yield n

注意这是一个生成器,并且是一个无限序列。

然后定义一个筛选函数:

def _not_divisible(n):

return lambda x: x % n > 0

最后,定义一个生成器,不断返回下一个素数:

def primes():

yield 2

it = _odd_iter() # 初始序列

while True:

n = next(it) # 返回序列的第一个数

yield n

it = filter(_not_divisible(n), it) # 构造新序列

这个生成器先返回第一个素数2,然后,利用filter()不断产生筛选后的新的序列。

由于primes()也是一个无限序列,所以调用时需要设置一个退出循环的条件:

# 打印1000以内的素数:

for n in primes():

if n < 1000:

print(n)

else:

break

注意到Iterator是惰性计算的序列,所以我们可以用Python表示“全体自然数”,“全体素数”这样的序列,而代码非常简洁。

练习

回数是指从左向右读和从右向左读都是一样的数,例如12321,909。请利用filter()筛选出回数:

def is_palindrome(n):

return n==int(str(n)[::-1])

output = filter(is_palindrome, range(1, 1000))

print('1~1000:', list(output))

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