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每天5分钟玩转Python(13) - 函数式编程之map/reduce

函数式(Functional Programming)编程是一种抽象程度非常高的编程范式,纯粹的函数式编程中没有变量。 对于任意一个函数,输入确定则输出也确定,这种纯函数没有任何副作用,非常适合高并发场景。 比如Lisp语言就是一个纯粹的函数式编程语言。

另外函数式编程中,函数可作为参数传入另外一个函数,也可作为返回值,跟变量一样。 由于Python中存在变量,因此并不是纯函数式编程语言。

map/reduce

这个东西最初出自于Google的论文《MapReduce: Simplified Data Processing on Large Clusters》。 在大数据领域很常见。

map()函数

map()函数接受两个参数,一个是函数,一个是Iterable,map将这个函数作用于Iterable的每个元素上。 并且返回的仍然是一个Iterable

比如我有一个函数f(x)=x^2,要把这个函数作用于一个列表[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]上。

python中可以用map()函数实现:

def f(x):
    return x * x

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

reduce()函数

reduce()也是接受两个参数,一个是函数,一个是Iterable。将函数作用在Iterable上,这个函数必须接受两个参数, reduce会首先取列表最前面2个元素运算,然后将结果作为第一个参数,将Iterable中下一个元素作为第二个参数继续运算。 迭代一直持续到将Iterable元素耗尽为止。效果类似:

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

最常见的应用就是序列求和了,可以用reduce函数实现:

from functools import reduce

def add(x, y):
    return x + y

result = reduce(add, [1, 3, 5, 7, 9])
print(result)

你可能觉得这个求和也太简单了,我再举个例子。将整数序列变成数字一起组合的整数。 比如将[5, 4, 3, 2, 1]转换成54321。可以用reduce函数实现:

from functools import reduce

def fn(x, y):
    return x * 10 + y

print(reduce(fn, [5, 4, 3, 2, 1]))

再继续发散思维,由于字符串也是一个序列,如果再结合函数int就能把一个整数字符串转换成对应的整数。

from functools import reduce

def str2int(s):
    return reduce(lambda x, y: x * 10 + y, map(int, s))

注意上面还使用到了lambda函数,正好趁这个机会回顾一下lambda函数的使用方法。

如果不使用int函数,也可以自己实现:

from functools import reduce

def char2num(s):
    return {'0': 0, '1': 1, '2': 2, '3': 3, '4': 4, '5': 5, '6': 6, '7': 7, '8': 8, '9': 9}[s]

def str2int(s):
    return reduce(lambda x, y: x * 10 + y, map(char2num, s))

最后的效果都是一样的。