今天和大家聊聊 Python 的函數(shù)式編程特性。所謂函數(shù)式編程，就是指代碼中每一塊都是不可變的（immutable），都是由 pure function 的形式組成。這里的 pure function 是指函數(shù)本身相互獨(dú)立，互不影響，對(duì)于相同的輸入，總會(huì)有相同的輸出。也就是我們常說的沒有副作用。舉個(gè)很簡(jiǎn)單的例子，比如，對(duì)于一個(gè)列表，我想讓列表中的元素值都變?yōu)樵瓉淼膬杀?#xff0c;我們可以寫成下面的形式：

def multiply_2(l):for index in range(0, len(l)):l[index] *= 2return l

這就不是一個(gè) pure function，因?yàn)榱斜碇性氐闹当桓淖兞?#xff0c;如果我調(diào)用 multiply_2() 這個(gè)函數(shù)多次，那么每次得到的結(jié)果都不一樣。要想讓其成為一個(gè)pure function，就得寫成下面的形式，重新創(chuàng)建一個(gè)新的列表并返回。

''' 遇到問題沒人解答？小編創(chuàng)建了一個(gè)Python學(xué)習(xí)交流QQ群：857662006 尋找有志同道合的小伙伴，互幫互助,群里還有不錯(cuò)的視頻學(xué)習(xí)教程和PDF電子書！ ''' def multiply_2_pure(l):new_list = []for item in l:new_list.append(item * 2)return new_list

函數(shù)式編程的優(yōu)點(diǎn)主要在于其 pure function 和不可變的特性使得程序更加健壯，易于 debug 和測(cè)試，缺點(diǎn)主要在于限制多，難寫。當(dāng)然 Python 不同于其他一些語言，比如 Scala，他并不是一門純粹的函數(shù)式編程語言，但是 Python 也提供了一些函數(shù)式編程的特性，值得我們了解和學(xué)習(xí)。

Python 主要提供了這么幾個(gè)函數(shù) Map, Filter 和 Reduce，通常結(jié)合匿名函數(shù) lambda 一起使用，我逐一介紹一下：

對(duì)于 Map(function, iterable) 函數(shù)，前面的例子提過，他表示對(duì) iterable 中的每個(gè)元素運(yùn)用 function 這個(gè)函數(shù)，最后返回一個(gè)新的可遍歷的集合，比如上面對(duì)列表中每個(gè)元素乘2用map可以表示為

l = [1, 2, 3, 4, 5] new_list = map(lambda x: x * 2, l) # [2， 4， 6， 8， 10]

我們?cè)賮砜匆幌?Python 提供的函數(shù)式編程的接口的性能，就以 Map 為例，上述的例子還可以用 for 循環(huán)和 list comprehension 實(shí)現(xiàn)，我們來比較一下他們的速度：

python3 -mtimeit -s’xs=range(1000000)' 'map(lambda x: x*2, xs)'輸出結(jié)果：2000000 loops, best of 5: 171 nsec per looppython3 -mtimeit -s’xs=range(1000000)' '[x * 2 for x in xs]'輸出結(jié)果：5 loops, best of 5: 62.9 msec per looppython3 -mtimeit -s’xs=range(1000000)’ 'l = []' 'for i in xs: l.append(i * 2)'輸出結(jié)果：5 loops, best of 5: 92.7 msec per loop

可以看到 map 是最快的，因?yàn)?map 函數(shù)是直接由 C 語言寫的，運(yùn)行時(shí)不需要通過 Python 解釋器間接調(diào)用，因此運(yùn)行速度最快。

對(duì)于 Filter(function, iterable) 函數(shù)，和 map 函數(shù)類似，function 同樣表示一個(gè)函數(shù)對(duì)象，表示對(duì) iterable 中的每個(gè)元素使用 function 判斷，返回 True 或者 False，最后將返回 True 的元素組成一個(gè)新的可遍歷的集合，比如我要返回一個(gè)列表中的所有偶數(shù)，可以寫成

''' 遇到問題沒人解答？小編創(chuàng)建了一個(gè)Python學(xué)習(xí)交流QQ群：857662006 尋找有志同道合的小伙伴，互幫互助,群里還有不錯(cuò)的視頻學(xué)習(xí)教程和PDF電子書！ ''' l = [1, 2, 3, 4, 5] new_list = filter(lambda x: x % 2 == 0, l) # [2, 4]

對(duì)于 Reduce(function, iterable) 函數(shù)，通常用于對(duì)一個(gè)集合做一些累積操作。function 同樣是一個(gè)函數(shù)對(duì)象，規(guī)定他有兩個(gè)參數(shù)，表示對(duì) iterable 中的每個(gè)元素以及上一次調(diào)用后的結(jié)果運(yùn)用 function 進(jìn)行計(jì)算，因此最后返回的是一個(gè)單獨(dú)的數(shù)值，比如，我想要計(jì)算列表元素的乘積，可以表示為：

l = [1, 2, 3, 4, 5] product = reduce(lambda x, y: x * y, l) # 1*2*3*4*5 = 120

類似的，Filter，Reduce 的功能也可以用 for 循環(huán)或者 list comprehension 來實(shí)現(xiàn)，但是速度都不如 Filter 或者 Reduce。

通常來說，如果你想對(duì)一個(gè)集合中的元素進(jìn)行一些操作，如果是一些非常簡(jiǎn)單的操作，比如相加，累積，那么我們優(yōu)先考慮 Map、Filter、Reduce 或者 list comprehension 的形式。

在這兩者之中，如果數(shù)據(jù)量非常大，比如機(jī)器學(xué)習(xí)的應(yīng)用，那我們一般更傾向于函數(shù)式編程的表示，因?yàn)樾矢?#xff0c;如果數(shù)據(jù)量不多，并且你想要自己的程序更加 Pythonic（Python 化），那么運(yùn)用 list comprehension 的情況也是很常見的。如果你要對(duì)集合中的元素做一些比較復(fù)雜的操作，考慮到代碼的可讀性，這時(shí)我們通常會(huì)使用 for 循環(huán)，因?yàn)楦忧逦髁恕?/p>

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的白话 Python 的函数式编程的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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