天天看點

python入門-4.函數式程式設計

函數式程式設計的一個特點就是,允許把函數本身作為參數傳入另一個函數,還允許傳回一個函數!

Python對函數式程式設計提供部分支援。由于Python允許使用變量,是以,Python不是純函數式程式設計語言。

高階函數

什麼是高階函數?我們以實際代碼為例子,一步一步深入概念。

變量可以指向函數

以Python内置的求絕對值的函數

abs()

為例,調用該函數用以下代碼:

>>> abs(-10)
10
           

但是,如果隻寫

abs

呢?

>>> abs
<built-in function abs>
           

可見,

abs(-10)

是函數調用,而

abs

是函數本身。

要獲得函數調用結果,我們可以把結果指派給變量:

>>> x = abs(-10)
>>> x
10
           

但是,如果把函數本身指派給變量呢?

>>> f = abs
>>> f
<built-in function abs>
           

結論:函數本身也可以指派給變量,即:變量可以指向函數。

如果一個變量指向了一個函數,那麼,可否通過該變量來調用這個函數?用代碼驗證一下:

>>> f = abs
>>> f(-10)
10
           

成功!說明變量

f

現在已經指向了

abs

函數本身。直接調用

abs()

函數和調用變量

f()

完全相同。

函數名也是變量

那麼函數名是什麼呢?函數名其實就是指向函數的變量!對于

abs()

這個函數,完全可以把函數名

abs

看成變量,它指向一個可以計算絕對值的函數!

如果把

abs

指向其他對象,會有什麼情況發生?

>>> abs = 10
>>> abs(-10)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'int' object is not callable
           

abs

指向

10

後,就無法通過

abs(-10)

調用該函數了!因為

abs

這個變量已經不指向求絕對值函數而是指向一個整數

10

當然實際代碼絕對不能這麼寫,這裡是為了說明函數名也是變量。要恢複

abs

函數,請重新開機Python互動環境。

注:由于

abs

函數實際上是定義在

import builtins

子產品中的,是以要讓修改

abs

變量的指向在其它子產品也生效,要用

import builtins; builtins.abs = 10

傳入函數

既然變量可以指向函數,函數的參數能接收變量,那麼一個函數就可以接收另一個函數作為參數,這種函數就稱之為高階函數。

一個最簡單的高階函數:

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

當我們調用

add(-5, 6, abs)

時,參數

x

y

f

分别接收

-5

6

abs

,根據函數定義,我們可以推導計算過程為:

x = -5
y = 6
f = abs
f(x) + f(y) ==> abs(-5) + abs(6) ==> 11
return 11
           
x = -5y = 6f = absf(x) + f(y) ==> abs(-5) + abs(6) ==> 11return 11
           

編寫高階函數,就是讓函數的參數能夠接收别的函數。

map/reduce

Python内建了

map()

reduce()

函數。

map()

函數接收兩個參數,一個是函數,一個是

Iterable

map

将傳入的函數依次作用到序列的每個元素,并把結果作為新的

Iterator

傳回。

舉例說明,比如我們有一個函數f(x)=x2,要把這個函數作用在一個list

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

上,就可以用

map()

實作如下:

f(x)  = x * x                  │                  │  ┌───┬───┬───┬───┼───┬───┬───┬───┐  │   │   │   │   │   │   │   │   │  ▼   ▼   ▼   ▼   ▼   ▼   ▼   ▼   ▼[ 1   2   3   4   5   6   7   8   9 ]  │   │   │   │   │   │   │   │   │  │   │   │   │   │   │   │   │   │  ▼   ▼   ▼   ▼   ▼   ▼   ▼   ▼   ▼[ 1   4   9  16  25  36  49  64  81 ]
           

現在,我們用Python代碼實作:

>>> def f(x):...     return x * x...>>> r = map(f, [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9])>>> list(r)[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]
           

map()

傳入的第一個參數是

f

,即函數對象本身。由于結果

r

是一個

Iterator

Iterator

是惰性序列,是以通過

list()

函數讓它把整個序列都計算出來并傳回一個list。

你可能會想,不需要

map()

函數,寫一個循環,也可以計算出結果:

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,從上面的循環代碼,能一眼看明白“把f(x)作用在list的每一個元素并把結果生成一個新的list”嗎?

是以,

map()

作為高階函數,事實上它把運算規則抽象了,是以,我們不但可以計算簡單的f(x)=x2,還可以計算任意複雜的函數,比如,把這個list所有數字轉為字元串:

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

隻需要一行代碼。

再看

reduce

的用法。

reduce

把一個函數作用在一個序列

[x1, x2, x3, ...]

上,這個函數必須接收兩個參數,

reduce

把結果繼續和序列的下一個元素做累積計算,其效果就是:

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

比方說對一個序列求和,就可以用

reduce

實作:

>>> from functools import reduce>>> def add(x, y):...     return x + y...>>> reduce(add, [1, 3, 5, 7, 9])25
           

當然求和運算可以直接用Python内建函數

sum()

,沒必要動用

reduce

但是如果要把序列

[1, 3, 5, 7, 9]

變換成整數

13579

reduce

就可以派上用場:

>>> from functools import reduce>>> def fn(x, y):...     return x * 10 + y...>>> reduce(fn, [1, 3, 5, 7, 9])13579
           

這個例子本身沒多大用處,但是,如果考慮到字元串

str

也是一個序列,對上面的例子稍加改動,配合

map()

,我們就可以寫出把

str

轉換為

int

的函數:

>>> 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
           

整理成一個

str2int

的函數就是:

from functools import reduceDIGITS = {'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))
           

假設Python沒有提供

int()

函數,你完全可以自己寫一個把字元串轉化為整數的函數,而且隻需要幾行代碼!

練習

1.利用

map()

函數,把使用者輸入的不規範的英文名字,變為首字母大寫,其他小寫的規範名字。輸入:

['adam', 'LISA', 'barT']

,輸出:

['Adam', 'Lisa', 'Bart']

def normalize(s):    return s[0].upper()+s[1:].lower()
           
# 測試:L1 = ['adam', 'LISA', 'barT']L2 = list(map(normalize, L1))print(L2)
           

2.Python提供的

sum()

函數可以接受一個list并求和,請編寫一個

prod()

函數,可以接受一個list并利用

reduce()

求積:

from functools import reducedef mul(x,y):    return x*ydef prod(l):    return reduce(mul,l)
           
print('3 * 5 * 7 * 9 =', prod([3, 5, 7, 9]))if prod([3, 5, 7, 9]) == 945:    print('測試成功!')else:    print('測試失敗!')
           

3.利用

map

reduce

編寫一個

str2float

函數,把字元串

'123.456'

轉換成浮點數

123.456

from functools import reducedef num2int(x, y):    return x * 10 + ydef str2num(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]def str2float(s):    L = s.split('.', 1)    L1 = reduce(num2int, map(str2num, L[0]))    L2 = reduce(num2int, map(str2num, L[1])) * (0.1 ** len(L[1]))    return L1 + L2
           
print('str2float(\'123.456\') =', str2float('123.456'))if abs(str2float('123.456') - 123.456) < 0.00001:    print('測試成功!')else:    print('測試失敗!')
           

filter

Python内建的

filter()

函數用于過濾序列。

map()

類似,

filter()

也接收一個函數和一個序列。和

map()

不同的是,

filter()

把傳入的函數依次作用于每個元素,然後根據傳回值是

True

還是

False

決定保留還是丢棄該元素。

例如,在一個list中,删掉偶數,隻保留奇數,可以這麼寫:

def is_odd(n):    return n % 2 == 1list(filter(is_odd, [1, 2, 4, 5, 6, 9, 10, 15]))# 結果: [1, 5, 9, 15]
           

把一個序列中的空字元串删掉,可以這麼寫:

def not_empty(s):    return s and s.strip()list(filter(not_empty, ['A', '', 'B', None, 'C', '  ']))# 結果: ['A', 'B', 'C']
           
def not_empty(s):    return s and s.strip()list(filter(not_empty, ['A', '', 'B', None, 'C', '  ']))# 結果: ['A', 'B', 'C']
           

可見用

filter()

這個高階函數,關鍵在于正确實作一個“篩選”函數。

注意到

filter()

函數傳回的是一個

Iterator

,也就是一個惰性序列,是以要強迫

filter()

完成計算結果,需要用

list()

函數獲得所有結果并傳回list。

用filter求素數

計算素數的一個方法是埃氏篩法,它的算法了解起來非常簡單:

首先,列出從

2

開始的所有自然數,構造一個序列:

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

取序列的第一個數

2

,它一定是素數,然後用

2

把序列的

2

的倍數篩掉:

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

取新序列的第一個數

3

3

3

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

5

,然後用

5

5

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

不斷篩下去,就可以得到所有的素數。

用Python來實作這個算法,可以先構造一個從

3

開始的奇數序列:

def _odd_iter():    n = 1    while True:        n = n + 2        yield n
           

注意這是一個生成器,并且是一個無限序列。

然後定義一個篩選函數:

def _not_divisible(n):    return lambda x: x % n > 0
           

最後,定義一個生成器,不斷傳回下一個素數:

def primes():    yield 2    it = _odd_iter() # 初始序列    while True:        n = next(it) # 傳回序列的第一個數        yield n        it = filter(_not_divisible(n), it) # 構造新序列
           

這個生成器先傳回第一個素數

2

,然後,利用

filter()

不斷産生篩選後的新的序列。

由于

primes()

也是一個無限序列,是以調用時需要設定一個退出循環的條件:

# 列印1000以内的素數:for n in primes():    if n < 1000:        print(n)    else:        break
           

小結

filter()

的作用是從一個序列中篩出符合條件的元素。由于

filter()

使用了惰性計算,是以隻有在取

filter()

結果的時候,才會真正篩選并每次傳回下一個篩出的元素。

回文數是指從左向右讀和從右向左讀都是一樣的數,例如

12321

909

。請利用

filter()

篩選出回文數:

def is_palindrome(m):    s=str(m)    return s==s[::-1]
           
# 測試:output = filter(is_palindrome, range(1, 1000))print('1~1000:', list(output))if list(filter(is_palindrome, range(1, 200))) == [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 22, 33, 44, 55, 66, 77, 88, 99, 101, 111, 121, 131, 141, 151, 161, 171, 181, 191]:    print('測試成功!')else:    print('測試失敗!')
           

sorted

排序算法

排序也是在程式中經常用到的算法。無論使用冒泡排序還是快速排序,排序的核心是比較兩個元素的大小。如果是數字,我們可以直接比較,但如果是字元串或者兩個dict呢?直接比較數學上的大小是沒有意義的,是以,比較的過程必須通過函數抽象出來。

Python内置的

sorted()

函數就可以對list進行排序:

>>> sorted([36, 5, -12, 9, -21])[-21, -12, 5, 9, 36]
           

此外,

sorted()

函數也是一個高階函數,它還可以接收一個

key

函數來實作自定義的排序,例如按絕對值大小排序

>>> sorted([36, 5, -12, 9, -21], key=abs)[5, 9, -12, -21, 36]
           

key指定的函數将作用于list的每一個元素上,并根據key函數傳回的結果進行排序。對比原始的list和經過

key=abs

處理過的list:

list = [36, 5, -12, 9, -21]keys = [36, 5,  12, 9,  21]
           

然後

sorted()

函數按照keys進行排序,并按照對應關系傳回list相應的元素:

keys排序結果 => [5, 9,  12,  21, 36]                |  |    |    |   |最終結果     => [5, 9, -12, -21, 36]
           

我們再看一個字元串排序的例子:

>>> sorted(['bob', 'about', 'Zoo', 'Credit'])['Credit', 'Zoo', 'about', 'bob']
           

預設情況下,對字元串排序,是按照ASCII的大小比較的,由于

'Z' < 'a'

,結果,大寫字母

Z

會排在小寫字母

a

的前面。

現在,我們提出排序應該忽略大小寫,按照字母序排序。要實作這個算法,不必對現有代碼大加改動,隻要我們能用一個key函數把字元串映射為忽略大小寫排序即可。忽略大小寫來比較兩個字元串,實際上就是先把字元串都變成大寫(或者都變成小寫),再比較。

這樣,我們給

sorted

傳入key函數,即可實作忽略大小寫的排序:

>>> sorted(['bob', 'about', 'Zoo', 'Credit'], key=str.lower)['about', 'bob', 'Credit', 'Zoo']
           

要進行反向排序,不必改動key函數,可以傳入第三個參數

reverse=True

>>> sorted(['bob', 'about', 'Zoo', 'Credit'], key=str.lower, reverse=True)['Zoo', 'Credit', 'bob', 'about']
           

從上述例子可以看出,高階函數的抽象能力是非常強大的,而且,核心代碼可以保持得非常簡潔。

sorted()

也是一個高階函數。用

sorted()

排序的關鍵在于實作一個映射函數。

假設我們用一組tuple表示學生名字和成績:

L = [('Bob', 75), ('Adam', 92), ('Bart', 66), ('Lisa', 88)]
           

請用

sorted()

對上述清單分别按名字排序:

def by_name(s):    return s[0].lower()
           
L2 = sorted(L, key=by_name)print(L2)
           

再按成績從高到低排序:

def by_score(s):    return -s[1]
           
L = [('Bob', 75), ('Adam', 92), ('Bart', 66), ('Lisa', 88)]L3 = sorted(L, key=by_score)print(L3)
           

傳回函數

函數作為傳回值

高階函數除了可以接受函數作為參數外,還可以把函數作為結果值傳回。

我們來實作一個可變參數的求和。通常情況下,求和的函數是這樣定義的:

def calc_sum(*args):    ax = 0    for n in args:        ax = ax + n    return ax
           

但是,如果不需要立刻求和,而是在後面的代碼中,根據需要再計算怎麼辦?可以不傳回求和的結果,而是傳回求和的函數:

def lazy_sum(*args):    def sum():        ax = 0        for n in args:            ax = ax + n        return ax    return sum
           

lazy_sum()

時,傳回的并不是求和結果,而是求和函數:

>>> f = lazy_sum(1, 3, 5, 7, 9)>>> f<function lazy_sum.<locals>.sum at 0x101c6ed90>
           

調用函數

f

時,才真正計算求和的結果:

>>> f()25
           

在這個例子中,我們在函數

lazy_sum

中又定義了函數

sum

,并且,内部函數

sum

可以引用外部函數

lazy_sum

的參數和局部變量,當

lazy_sum

sum

時,相關參數和變量都儲存在傳回的函數中,這種稱為“閉包(Closure)”的程式結構擁有極大的威力。

請再注意一點,當我們調用

lazy_sum()

時,每次調用都會傳回一個新的函數,即使傳入相同的參數:

>>> f1 = lazy_sum(1, 3, 5, 7, 9)>>> f2 = lazy_sum(1, 3, 5, 7, 9)>>> f1==f2False
           

f1()

f2()

的調用結果互不影響。

閉包

注意到傳回的函數在其定義内部引用了局部變量

args

,是以,當一個函數傳回了一個函數後,其内部的局部變量還被新函數引用,是以,閉包用起來簡單,實作起來可不容易。

另一個需要注意的問題是,傳回的函數并沒有立刻執行,而是直到調用了

f()

才執行。我們來看一個例子:

def count():    fs = []    for i in range(1, 4):        def f():             return i*i        fs.append(f)    return fsf1, f2, f3 = count()
           

在上面的例子中,每次循環,都建立了一個新的函數,然後,把建立的3個函數都傳回了。

你可能認為調用

f1()

f2()

f3()

結果應該是

1

4

9

,但實際結果是:

>>> f1()9>>> f2()9>>> f3()9
           

全部都是

9

!原因就在于傳回的函數引用了變量

i

,但它并非立刻執行。等到3個函數都傳回時,它們所引用的變量

i

已經變成了

3

,是以最終結果為

9

傳回閉包時牢記一點:傳回函數不要引用任何循環變量,或者後續會發生變化的變量。

如果一定要引用循環變量怎麼辦?方法是再建立一個函數,用該函數的參數綁定循環變量目前的值,無論該循環變量後續如何更改,已綁定到函數參數的值不變:

def count():	def f(j):        def g():            return j*j        return g    fs = []    for i in range(1, 4):        fs.append(f(i)) # f(i)立刻被執行,是以i的目前值被傳入f()    return fs
           

再看看結果:

>>> f1, f2, f3 = count()>>> f1()1>>> f2()4>>> f3()9
           

缺點是代碼較長,可利用lambda函數縮短代碼。

一個函數可以傳回一個計算結果,也可以傳回一個函數。

傳回一個函數時,牢記該函數并未執行,傳回函數中不要引用任何可能會變化的變量。

參考源碼

利用閉包傳回一個計數器函數,每次調用它傳回遞增整數:

def createCounter():    a=[0]    def counter():        a[0]+=1        return a[0]    return counter
           
# 測試:counterA = createCounter()print(counterA(), counterA(), counterA(), counterA(), counterA()) # 1 2 3 4 5counterB = createCounter()if [counterB(), counterB(), counterB(), counterB()] == [1, 2, 3, 4]:    print('測試通過!')else:    print('測試失敗!')
           

匿名函數

當我們在傳入函數時,有些時候,不需要顯式地定義函數,直接傳入匿名函數更友善。

在Python中,對匿名函數提供了有限支援。還是以

map()

函數為例,計算f(x)=x2時,除了定義一個

f(x)

的函數外,還可以直接傳入匿名函數:

>>> list(map(lambda x: x * x, [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]))[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]
           

通過對比可以看出,匿名函數

lambda x: x * x

實際上就是:

def f(x):    return x * x
           

關鍵字

lambda

表示匿名函數,冒号前面的

x

表示函數參數。

匿名函數有個限制,就是隻能有一個表達式,不用寫

return

,傳回值就是該表達式的結果。

用匿名函數有個好處,因為函數沒有名字,不必擔心函數名沖突。此外,匿名函數也是一個函數對象,也可以把匿名函數指派給一個變量,再利用變量來調用該函數:

>>> f = lambda x: x * x>>> f<function <lambda> at 0x101c6ef28>>>> f(5)25
           

同樣,也可以把匿名函數作為傳回值傳回,比如:

def build(x, y):    return lambda: x * x + y * y
           

Python對匿名函數的支援有限,隻有一些簡單的情況下可以使用匿名函數。

請用匿名函數改造下面的代碼:

def is_odd(n):    return n % 2 == 1L = list(filter(is_odd, range(1, 20)))
           
L = list(filter(lambda x:x%2==1, range(1, 20)))
           

裝飾器

由于函數也是一個對象,而且函數對象可以被指派給變量,是以,通過變量也能調用該函數。

>>> def now():...     print('2015-3-25')...>>> f = now>>> f()2015-3-25
           

函數對象有一個

__name__

屬性,可以拿到函數的名字:

>>> now.__name__'now'>>> f.__name__'now'
           

現在,假設我們要增強

now()

函數的功能,比如,在函數調用前後自動列印日志,但又不希望修改

now()

函數的定義,這種在代碼運作期間動态增加功能的方式,稱之為“裝飾器”(Decorator)。

本質上,decorator就是一個傳回函數的高階函數。是以,我們要定義一個能列印日志的decorator,可以定義如下:

def log(func):    def wrapper(*args, **kw):        print('call %s():' % func.__name__)        return func(*args, **kw)    return wrapper
           

觀察上面的

log

,因為它是一個decorator,是以接受一個函數作為參數,并傳回一個函數。我們要借助Python的@文法,把decorator置于函數的定義處:

@logdef now():    print('2015-3-25')
           

調用

now()

函數,不僅會運作

now()

函數本身,還會在運作

now()

函數前列印一行日志:

>>> now()call now():2015-3-25
           

@log

放到

now()

函數的定義處,相當于執行了語句:

now = log(now)
           

log()

是一個decorator,傳回一個函數,是以,原來的

now()

函數仍然存在,隻是現在同名的

now

變量指向了新的函數,于是調用

now()

将執行新函數,即在

log()

函數中傳回的

wrapper()

wrapper()

函數的參數定義是

(*args, **kw)

,是以,

wrapper()

函數可以接受任意參數的調用。在

wrapper()

函數内,首先列印日志,再緊接着調用原始函數。

如果decorator本身需要傳入參數,那就需要編寫一個傳回decorator的高階函數,寫出來會更複雜。比如,要自定義log的文本:

def log(text):    def decorator(func):        def wrapper(*args, **kw):            print('%s %s():' % (text, func.__name__))            return func(*args, **kw)        return wrapper    return decorator
           

這個3層嵌套的decorator用法如下:

@log('execute')def now():    print('2015-3-25')
           

執行結果如下:

>>> now()execute now():2015-3-25
           

和兩層嵌套的decorator相比,3層嵌套的效果是這樣的:

>>> now = log('execute')(now)
           

我們來剖析上面的語句,首先執行

log('execute')

,傳回的是

decorator

函數,再調用傳回的函數,參數是

now

函數,傳回值最終是

wrapper

以上兩種decorator的定義都沒有問題,但還差最後一步。因為我們講了函數也是對象,它有

__name__

等屬性,但你去看經過decorator裝飾之後的函數,它們的

__name__

已經從原來的

'now'

變成了

'wrapper'

>>> now.__name__'wrapper'
           

因為傳回的那個

wrapper()

函數名字就是

'wrapper'

,是以,需要把原始函數的

__name__

等屬性複制到

wrapper()

函數中,否則,有些依賴函數簽名的代碼執行就會出錯。

不需要編寫

wrapper.__name__ = func.__name__

這樣的代碼,Python内置的

functools.wraps

就是幹這個事的,是以,一個完整的decorator的寫法如下:

import functoolsdef log(func):    @functools.wraps(func)    def wrapper(*args, **kw):        print('call %s():' % func.__name__)        return func(*args, **kw)    return wrapper
           

或者針對帶參數的decorator:

import functoolsdef log(text):    def decorator(func):        @functools.wraps(func)        def wrapper(*args, **kw):            print('%s %s():' % (text, func.__name__))            return func(*args, **kw)        return wrapper    return decorator
           

import functools

是導入

functools

子產品。子產品的概念稍候講解。現在,隻需記住在定義

wrapper()

的前面加上

@functools.wraps(func)

即可。

在面向對象(OOP)的設計模式中,decorator被稱為裝飾模式。OOP的裝飾模式需要通過繼承群組合來實作,而Python除了能支援OOP的decorator外,直接從文法層次支援decorator。Python的decorator可以用函數實作,也可以用類實作。

decorator可以增強函數的功能,定義起來雖然有點複雜,但使用起來非常靈活和友善。

請編寫一個decorator,能在函數調用的前後列印出

'begin call'

'end call'

的日志。

請設計一個decorator,它可作用于任何函數上,并列印該函數的執行時間:

import time, functoolsdef metric(fn):    @functools.wraps(fn)    def wrapper(*args, **kw):        start=time.time()        fn(*args, **kw)        end=time.time()        print('%s executed in %s ms' % (fn.__name__, end-start))        return fn(*args, **kw)    return wrapper
           
# 測試@metricdef fast(x, y):    time.sleep(0.0012)    return x + y;@metricdef slow(x, y, z):    time.sleep(0.1234)    return x * y * z;f = fast(11, 22)s = slow(11, 22, 33)if f != 33:    print('測試失敗!')elif s != 7986:    print('測試失敗!')
           

偏函數

Python的

functools

子產品提供了很多有用的功能,其中一個就是偏函數(Partial function)。要注意,這裡的偏函數和數學意義上的偏函數不一樣。

在介紹函數參數的時候,我們講到,通過設定參數的預設值,可以降低函數調用的難度。而偏函數也可以做到這一點。舉例如下:

int()

函數可以把字元串轉換為整數,當僅傳入字元串時,

int()

函數預設按十進制轉換:

>>> int('12345')12345
           

int()

函數還提供額外的

base

參數,預設值為

10

。如果傳入

base

參數,就可以做N進制轉換成10進制:

>>> int('12345', base=8)5349>>> int('12345', 16)74565
           

假設要轉換大量的二進制字元串,每次都傳入

int(x, base=2)

非常麻煩,于是,我們想到,可以定義一個

int2()

的函數,預設把

base=2

傳進去:

def int2(x, base=2):    return int(x, base)
           

這樣,我們轉換二進制就非常友善了:

>>> int2('1000000')64>>> int2('1010101')85
           

functools.partial

就是幫助我們建立一個偏函數的,不需要我們自己定義

int2()

,可以直接使用下面的代碼建立一個新的函數

int2

>>> import functools>>> int2 = functools.partial(int, base=2)>>> int2('1000000')64>>> int2('1010101')85
           

是以,簡單總結

functools.partial

的作用就是,把一個函數的某些參數給固定住(也就是設定預設值),傳回一個新的函數,調用這個新函數會更簡單。

注意到上面的新的

int2

函數,僅僅是把

base

參數重新設定預設值為

2

,但也可以在函數調用時傳入其他值:

最後,建立偏函數時,實際上可以接收函數對象、

*args

**kw

這3個參數,當傳入:

int2 = functools.partial(int, base=2)
           

實際上固定了int()函數的關鍵字參數

base

,也就是:

int2('10010')
           
kw = { 'base': 2 }int('10010', **kw)
           

當傳入:

max2 = functools.partial(max, 10)
           

實際上會把

10

作為

*args

的一部分自動加到左邊,也就是:

max2(5, 6, 7)
           
args = (10, 5, 6, 7)max(*args)