Python-Day 15：函数--中级知识1

Python 2020春季学期

先复习一下函数的嵌套定义：

def f1(x):
    global a
    a = x**2    #此a就不是局部变量，而是全局变量
    def ff(a1):     #此处的ff()就是函数嵌套定义
        return a1+2
    return ff(a)        #ff()只能在f1()的函数体内被调用
y=f1(3)
print('y=',y)
print('a=',a) #此处a也为全局变量

闭包函数(简称：闭包)

• 闭包，又称闭包函数或者闭合函数，其实和前面讲的嵌套函数类似，不同之处在于，闭包中外部函数返回的不是一个具体的值，而是一个函数。一般情况下，返回的函数会赋值给一个变量，这个变量可以在后面被继续执行调用。
• 闭包：闭是封闭（函数内部函数），包是包含（该内部函数对外部作用域而非全局作用域的变量的引用）。闭包指的是：函数内部函数对外部作用域而非全局作用域的引用。
  提示：之前我们都是通过参数将外部的值传给函数，闭包提供了另外一种思路，包起来喽，包起呦，包起来哇。
• 闭包的意义：返回的函数对象，不仅仅是一个函数对象，在该函数外还包裹了一层作用域，这使得，该函数无论在何处调用，优先使用自己外层包裹的作用域。
• 应用领域：延迟计算（原来我们是传参，现在我们是包起来）、爬虫领域。
  例如，计算一个数的 n 次幂，用闭包可以写成下面的代码：

#闭包函数，其中 exponent 称为自由变量
def nth_power(exponent):
    def exponent_of(base):
        return base ** exponent
    return exponent_of # 返回值是 exponent_of 函数
square = nth_power(2) # 计算一个数的平方
cube = nth_power(3) # 计算一个数的立方
print(square(5))  # 计算 2 的平方
print(cube(4)) # 计算 2 的立方

• 闭包是一个嵌套定义的函数
• 对闭包的调用，返回的是一个函数

高阶函数

• 以函数作为参数的函数
• 把函数作为参数传入，这样的函数称为高阶函数，函数式编程就是指这种高度抽象的编程范式。

高阶函数英文叫Higher-order function，Python中的函数可以赋值给变量，函数的参数也能接收变量，所以那么一个函数就可以接收另一个函数作为参数，这种函数就称之为高阶函数。

一个最简单的高阶函数的例子：

def add(x, y, f):
    return f(x) + f(y)
print(add(-7,8,abs))

高阶函数应用实例

map/reduce

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。

>>> 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]

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：

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

filter

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
r = list(filter(is_odd, [1, 2, 4, 5, 6, 9, 10, 15]))
print(r)
# 结果: [1, 5, 9, 15]

sorted

Python内置的sorted()函数也是一个高阶函数，它可以接收一个key函数来实现自定义的排序，例如按绝对值大小排序：

>>> sorted([36, 5, -12, 9, -21])  #sorted()的普通应用
[-21, -12, 5, 9, 36]
>>> sorted([36, 5, -12, 9, -21], key=abs) #sorted()的高阶函数调用形式
[5, 9, -12, -21, 36]
>>> sorted(['bob', 'about', 'Zoo', 'Credit'], key=str.lower) #sorted()的高阶函数调用形式
['about', 'bob', 'Credit', 'Zoo']
>>> sorted(['bob', 'about', 'Zoo', 'Credit'], key=str.lower, reverse=True) #反向排序
['Zoo', 'Credit', 'bob', 'about']