Python函数式编程(2)

做了那么多年开发,自学了很多门编程语言,我很明白学习资源对于学一门新语言的重要性,这些年也收藏了不少的Python干货,对我来说这些东西确实已经用不到了,但对于准备自学Python的人来说,或许它就是一个宝藏,可以给你省去很多的时间和精力。

别在网上瞎学了,我最近也做了一些资源的更新,只要你是我的粉丝,这期福利你都可拿走。

我先来介绍一下这些东西怎么用,文末抱走。


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最近我才对这些路线做了一下新的更新,知识体系更全面了。

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(2)Python学习视频

包含了Python入门、爬虫、数据分析和web开发的学习视频,总共100多个,虽然没有那么全面,但是对于入门来说是没问题的,学完这些之后,你可以按照我上面的学习路线去网上找其他的知识资源进行进阶。

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(3)100多个练手项目

我们在看视频学习的时候,不能光动眼动脑不动手,比较科学的学习方法是在理解之后运用它们,这时候练手项目就很适合了,只是里面的项目比较多,水平也是参差不齐,大家可以挑自己能做的项目去练练。

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(4)200多本电子书

这些年我也收藏了很多电子书,大概200多本,有时候带实体书不方便的话,我就会去打开电子书看看,书籍可不一定比视频教程差,尤其是权威的技术书籍。

基本上主流的和经典的都有,这里我就不放图了,版权问题,个人看看是没有问题的。

(5)Python知识点汇总

知识点汇总有点像学习路线,但与学习路线不同的点就在于,知识点汇总更为细致,里面包含了对具体知识点的简单说明,而我们的学习路线则更为抽象和简单,只是为了方便大家只是某个领域你应该学习哪些技术栈。

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(6)其他资料

还有其他的一些东西,比如说我自己出的Python入门图文类教程,没有电脑的时候用手机也可以学习知识,学会了理论之后再去敲代码实践验证,还有Python中文版的库资料、MySQL和HTML标签大全等等,这些都是可以送给粉丝们的东西。

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这些都不是什么非常值钱的东西,但对于没有资源或者资源不是很好的学习者来说确实很不错,你要是用得到的话都可以直接抱走,关注过我的人都知道,这些都是可以拿到的。

网上学习资料一大堆,但如果学到的知识不成体系,遇到问题时只是浅尝辄止,不再深入研究,那么很难做到真正的技术提升。

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迭代器 ) 返回。

看一些例子。

1. >>> even_num = list ( filter ( lambda x : x % 2 == 0 , [ 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 ]))

2. >>> even_num

3. [ 2 , 4 , 6 ]

4. >>> odd_num = list ( filter ( lambda x : x % 2 , [ 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 ]))

5. >>> odd_num

6. [ 1 , 3 , 5 ]

7. >>> filter ( lambda x : x < ‘g’ , ‘hijack’ )

8. ‘ac’ # python2

9. >>> filter ( lambda x : x < ‘g’ , ‘hijack’ )

10. < filter object at 0x1034b4080 > # python3

注意在 python2 和 python3 中, map/reduce/filter 的返回值类型有所不同, python2

返回的是基本数据类型,而 python3 则返回了迭代器;

5 闭包


5.1 定义

在 Python 中,函数也是一个对象。因此,我们在定义函数时,可以再嵌套定义一个函数,并将该嵌套函数返回,比如:

1. from math import pow

3. def make_pow ( n ):

4.          def inner_func ( x ): # 嵌套定义了 inner_func

5.                  return pow ( x , n ) # 注意这里引用了外部函数的 n

6.         return inner_func # 返回 inner_func

上面的代码中,函数 make_pow 里面又定义了一个内部函数 inner_func ,然后将该函数返

回。因此,我们可以使用 make_pow 来生成另一个函数:

1. >>> pow2 = make_pow ( 2 ) # pow2 是一个函数,参数 2 是一个自由变量

2. >>> pow2

3. < function inner_func at 0x10271faa0 >

4. >>> pow2 ( 6 )

5. 36.0

我们还注意到,内部函数 inner_func 引用了外部函数 make_pow 的自由变量 n ,这也就

意味着,当函数 make_pow 的生命周期结束之后, n 这个变量依然会保存在 inner_func

中,它被 inner_func 所引用。

1. >>> del make_pow # 删除 make_pow

2. >>> pow3 = make_pow ( 3 )

3. Traceback ( most recent call last ):

4. File “” , line 1 , in

5. NameError : name ‘make_pow’ is not defined

6. >>> pow2 ( 9 ) # pow2 仍可正常调用,自由变量 2 仍保存在 pow2 中

7. 81.0

像上面这种情况,一个函数返回了一个内部函数,该内部函数引用了外部函数的相关参数和变量,我们把该返回的内部函数称为闭包(Closure )。

在上面的例子中, inner_func 就是一个闭包,它引用了自由变量 n 。

5.2 闭包的作用

闭包的最大特点就是引用了自由变量,即使生成闭包的环境已经释放,闭包仍然存在。

闭包在运行时可以有多个实例,即使传入的参数相同。

1. >>> pow_a = make_pow ( 2 )

2. >>> pow_b = make_pow ( 2 )

3. >>> pow_a == pow_b

4. False

利用闭包,我们还可以模拟类的实例。

这里构造一个类,用于求一个点到另一个点的距离:

1. from math import sqrt

3. class Point ( object ):

4.          def __init__ ( self , x , y ):

5.                  self . x , self . y = x , y

7.          def get_distance ( self , u , v ):

8.                  distance = sqrt (( self . x - u ) ** 2 + ( self . y - v ) ** 2 )

9.         return distance

11. >>> pt = Point ( 7 , 2 ) # 创建一个点

12. >>> pt . get_distance ( 10 , 6 ) # 求到另一个点的距离

13. 5.0

用闭包来实现:

1. def point ( x , y ):

2.          def get_distance ( u , v ):

3.                 return sqrt (( x - u ) ** 2 + ( y - v ) ** 2 )

5.          return get_distance

7. >>> pt = point ( 7 , 2 )

8. >>> pt ( 10 , 6 )

9. 5.0

可以看到,结果是一样的,但使用闭包实现比使用类更加简洁。

5.3 常见的误区

闭包的概念很简单,但实现起来却容易出现一些误区,比如下面的例子:

1. def count ():

2.         funcs = []

3.          for i in [ 1 , 2 , 3 ]:

4.                  def f ():

5.                          return i

6.                  funcs . append ( f )

7.         return funcs

在该例子中,我们在每次 for 循环中创建了一个函数,并将它存到 funcs 中。现在,调用上

面的函数,你可能认为返回结果是 1, 2, 3 ,事实上却不是:

1. >>> f1 , f2 , f3 = count ()

2. >>> f1 ()

3. 3

4. >>> f2 ()

5. 3

6. >>> f3 ()

7. 3

为什么呢?原因在于上面的函数 f 引用了变量 i ,但函数 f 并非立刻执行,当 for 循环结束时,此时变量 i 的值是 3 , funcs 里面的函数引用的变量都是 3 ,最终结果也就全为3。

因此,我们应尽量避免在闭包中引用循环变量,或者后续会发生变化的变量。

那上面这种情况应该怎么解决呢?我们可以再创建一个函数,并将循环变量的值传给该函数,如下:

1. def count ():

2.         funcs = []

3.          for i in [ 1 , 2 , 3 ]:

4.                  def g ( param ):

5.                          f = lambda : param # 这里创建了一个匿名函数

6.                         return f

7.                   funcs . append ( g ( i )) # 将循环变量的值传给 g

8.         return funcs

10. >>> f1 , f2 , f3 = count ()

11. >>> f1 ()

12. 1

13. >>> f2 ()

14. 2

15. >>> f3 ()

16. 3

(1)闭包是携带自由变量的函数,即使创建闭包的外部函数的生命周期结束了,闭包所引用的自由变量仍会存在。

(2)闭包在运行可以有多个实例。

(3)尽量不要在闭包中引用循环变量,或者后续会发生变化的变量。

6 装饰器


我们知道,在 Python 中,我们可以像使用变量一样使用函数:

(1)函数可以被赋值给其他变量

(2)函数可以被删除

(3)可以在函数里面再定义函数

(4)函数可以作为参数传递给另外一个函数

(5)函数可以作为另一个函数的返回

简而言之,函数就是一个对象。

6.1 对一个简单的函数进行装饰

为了更好地理解装饰器,我们先从一个简单的例子开始,假设有下面的函数:

1. def hello ():

2.          return ‘hello world’

现在我们想增强 hello() 函数的功能,希望给返回加上 HTML 标签,比如 hello

world ,但是有一个要求,不改变原来 hello() 函数的定义。这里当然有很多种方法,下面

给出一种跟本文相关的方法:

1. def makeitalic ( func ):

2.          def wrapped ():

3.                  return “” + func () + “

4.          return wrapped

在上面的代码中,我们定义了一个函数 makeitalic ,该函数有一个参数 func ,它是一个函

数;在 makeitalic 函数里面我们又定义了一个内部函数 wrapped ,并将该函数作为返回。

现在,我们就可以不改变 hello() 函数的定义,给返回加上 HTML 标签了:

1. >>> hello = makeitalic ( hello ) # 将 hello 函数传给 makeitalic

2. >>> hello ()

3. ‘hello world

在上面,我们将 hello 函数传给 makeitalic ,再将返回赋给 hello ,此时调用

hello() 就得到了我们想要的结果。

不过要注意的是,由于我们将 makeitalic 的返回赋给了 hello ,此时 hello() 函数仍

然存在,但是它的函数名不再是 hello 了,而是 wrapped ,正是 makeitalic 返回函数的名

称,可以验证一下:

1. >>> hello . __name__

2. ‘wrapped’

对于这个小瑕疵,后文将会给出解决方法。

现在,我们梳理一下上面的例子,为了增强原函数 hello 的功能,我们定义了一个函数,它接收

原函数作为参数,并返回一个新的函数,完整的代码如下:

1. def makeitalic ( func ):

2.          def wrapped ():

3.                  return “” + func () + “

4.         return wrapped

6. def hello ():

7.          return ‘hello world’

9. hello = makeitalic ( hello )

事实上, makeitalic 就是一个装饰器( decorator ),它『装饰』了函数 hello ,并返回一

个函数,将其赋给 hello 。

一般情况下,我们使用装饰器提供的 @ 语法糖( Syntactic Sugar ),来简化上面的写法:

1. def makeitalic ( func ):

2.          def wrapped ():

3.                  return “” + func () + “

4.          return wrapped

6. @makeitalic

7. def hello ():

8.         ` return ‘hello world’

像上面的情况,可以动态修改函数(或类)功能的函数就是装饰器。本质上,它是一个高阶函数,以被装饰的函数(比如上面的 hello )为参数,并返回一个包装后的函数(比如上面的 wrapped )给被装饰函数(hello )。

6.2 装饰器的使用形式

装饰器的一般使用形式如下:

1. @decorator

2.          def func ():

3. pass

等价于下面的形式:

1. def func ():

2.          pass

3. func = decorator ( func )

装饰器可以定义多个,离函数定义最近的装饰器先被调用,比如:

1. @decorator_one

2. @decorator_two

3. def func ():

4.          pass

等价于:

1. def func ():

2.          pass

4. func = decorator_one ( decorator_two ( func ))

装饰器还可以带参数,比如:

1. @decorator ( arg1 , arg2 )

2. def func ():

3.          pass

等价于:

1. def func ():

2.          pass

4. func = decorator ( arg1 , arg2 )( func )

下面我们再看一些具体的例子,以加深对它的理解。

6.3 对带参数的函数进行装饰

前面的例子中,被装饰的函数 hello() 是没有带参数的,我们看看被装饰函数带参数的情况。对

前面例子中的 hello() 函数进行改写,使其带参数,如下:

1. def makeitalic ( func ):

2.          def wrapped (* args , ** kwargs ):

3.                  ret = func (* args , ** kwargs )

4.                 return ‘’ + ret + ‘

5.          return wrapped

7. @makeitalic

8. def hello ( name ):

9. return ‘hello %s’ % name

11. @makeitalic

12. def hello2 ( name1 , name2 ):

13. return ‘hello %s, %s’ % ( name1 , name2 )

由于函数 hello 带参数,因此内嵌包装函数 wrapped 也做了一点改变:

内嵌包装函数的参数传给了 func ,即被装饰函数,也就是说内嵌包装函数的参数跟被装饰函数

的参数对应,这里使用了 (*args, **kwargs) ,是为了适应可变参数。

看看使用:

1. >>> hello ( ‘python’ )

2. ‘hello python

3. >>> hello2 ( ‘python’ , ‘java’ )

4. ‘hello python, java

6.4 带参数的装饰器

上面的例子,我们增强了函数 hello 的功能,给它的返回加上了标签 ,现在,我

们想改用标签

。是不是要像前面一样,再定义一个类似

makeitalic 的装饰器呢?其实,我们可以定义一个函数,将标签作为参数,返回一个装饰器,比

如:

1. def wrap_in_tag ( tag ):

2.          def decorator ( func ):

3.                  def wrapped (* args , ** kwargs ):

4.                          ret = func (* args , ** kwargs )

5.                  return ‘<’ + tag + ‘>’ + ret + ‘</’ + tag + ‘>’

6.          return wrapped

8. return decorator

现在,我们可以根据需要生成想要的装饰器了:

1. makebold = wrap_in_tag ( ‘b’ ) # 根据 ‘b’ 返回 makebold 生成器

3. @makebold

4. def hello ( name ):

5.         return ‘hello %s’ % name

7. >>> hello ( ‘world’ )

8. ‘hello world

上面的形式也可以写得更加简洁:

1. @wrap_in_tag ( ‘b’ )

2. def hello ( name ):

3.          return ‘hello %s’ % name

这就是带参数的装饰器,其实就是在装饰器外面多了一层包装,根据不同的参数返回不同的装饰器。

6.5 多个装饰器

现在,让我们来看看多个装饰器的例子,为了简单起见,下面的例子就不使用带参数的装饰器。

1. def makebold ( func ):

2.          def wrapped ():

3.                  return ‘’ + func () + ‘

5.         return wrapped

7. def makeitalic ( func ):

8.          def wrapped ():

9.                  return ‘’ + func () + ‘

11.         return wrapped

13. @makebold

14. @makeitalic

15. def hello ():

16. return ‘hello world’

上面定义了两个装饰器,对 hello 进行装饰,上面的最后几行代码相当于:

1. def hello ():

2.          return ‘hello world’

4. hello = makebold ( makeitalic ( hello ))

调用函数 hello :

1. >>> hello ()

2. ‘hello world

6.6 基于类的装饰器

前面的装饰器都是一个函数,其实也可以基于类定义装饰器,看下面的例子:

1. class Bold ( object ):

2.          def __init__ ( self , func ):

3.                  self . func = func

5.          def __call__ ( self , * args , ** kwargs ):

6.                  return ‘’ + self . func (* args , ** kwargs ) + ‘

8. @Bold

9. def hello ( name ):

10.         return ‘hello %s’ % name

12. >>> hello ( ‘world’ )

13. ‘hello world

可以看到,类 Bold 有两个方法:

__init__() :它接收一个函数作为参数,也就是被装饰的函数

__call__() :让类对象可调用,就像函数调用一样,在调用被装饰函数时被调用

还可以让类装饰器带参数:

1. class Tag ( object ):

2.         def __init__ ( self , tag ):

3.                 self . tag = tag

5.          def __call__ ( self , func ):

6.                  def wrapped (* args , ** kwargs ):

7.                         return “<{tag}>{res}</{tag}>” . format (

8.                                 res = func (* args , ** kwargs ), tag = self . tag

9.                                 )

10.                 return wrapped

12. @Tag ( ‘b’ )

13. def hello ( name ):

14.         return ‘hello %s’ % name

需要注意的是,如果类装饰器有参数,则 __init__ 接收参数,而 __call__ 接收 func 。

6.7 装饰器的副作用

前面提到,使用装饰器有一个瑕疵,就是被装饰的函数,它的函数名称已经不是原来的名称了,回到最开始的例子:

1. def makeitalic ( func ):

2.          def wrapped ():

3.                  return “” + func () + “

4.          return wrapped

6. @makeitalic

7. def hello ():

8.          return ‘hello world’

函数 hello 被 makeitalic 装饰后,它的函数名称已经改变了:

1. >>> hello . __name__

2. ‘wrapped’

为了消除这样的副作用, Python 中的 functools 包提供了一个 wraps 的装饰器:

1. from functools import wraps

3. def makeitalic ( func ):

4.          @wraps ( func ) # 加上 wraps 装饰器

5.          def wrapped ():

6.                  return “” + func () + “

7.         return wrapped

9. @makeitalic

10. def hello ():

11. return ‘hello world’

13. >>> hello . __name__

14. ‘hello’

6.8 小结

(1)本质上,装饰器就是一个返回函数的高阶函数。

(2)装饰器可以动态地修改一个类或函数的功能,通过在原有的类或者函数上包裹一层修饰类或修饰函数实现。

(3)事实上,装饰器就是闭包的一种应用,但它比较特别,接收被装饰函数为参数,并返回一个函

数,赋给被装饰函数,闭包则没这种限制。

7 partial


Python 提供了一个 functools 的模块,该模块为高阶函数提供支持, partial 就是其中的一个

函数,该函数的形式如下:

1. functools . partial ( func [,* args ][, ** kwargs ])

这里先举个例子,看看它是怎么用的。

假设有如下函数:

1. def multiply ( x , y ):

2.          return x * y

现在,我们想返回某个数的双倍,即:

1. >>> multiply ( 3 , y = 2 )

2. 6

3. >>> multiply ( 4 , y = 2 )

4. 8

5. >>> multiply ( 5 , y = 2 )

6. 10

上面的调用有点繁琐,每次都要传入 y=2 ,我们想到可以定义一个新的函数,把 y=2 作为默

认值,即:

1. def double ( x , y = 2 ):

2.         return multiply ( x , y )

现在,我们可以这样调用了:

1. >>> double ( 3 )

2. 6

3. >>> double ( 4 )

4. 8

5. >>> double ( 5 )

6. 10

事实上,我们可以不用自己定义 double ,利用 partial ,我们可以这样:

partial 函数

1. from functools import partial

3. double = partial ( multiply , y = 2 )

partial 接收函数 multiply 作为参数,固定 multiply 的参数 y=2 ,并返回一个新

的函数给 double ,这跟我们自己定义 double 函数的效果是一样的。

所以,简单而言, partial 函数的功能就是:把一个函数的某些参数给固定住,返回一个新的函

数。

需要注意的是,我们上面是固定了 multiply 的关键字参数 y=2 ,如果直接使用:

1. double = partial ( multiply , 2 )

则 2 是赋给了 multiply 最左边的参数 x ,不信?我们可以验证一下:

1. from functools import partial

3. def subtraction ( x , y ):

4.          return x - y

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