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1. 滾雪球?qū)WPython第四季開啟，一需三吃，Python 函數(shù)式編程初識，面向過程，面向?qū)ο螅?

huaixiaoz / 1373人閱讀

摘要：看起來好像是廢話，它還有一個補(bǔ)充的說明，在函數(shù)式編程中要避免狀態(tài)變化和使用可變對象。函數(shù)式編程的特點(diǎn)在中，函數(shù)即對象，例如聲明一個函數(shù)之后，你可以調(diào)用其屬性。

滾雪球?qū)W Python 第四輪，這一番我們要學(xué)習(xí)點(diǎn)有難度的了，因此，橡皮擦將降低閱讀與理解難度，盡量采用大白話為你鋪墊。

寫在前面

這一輪的學(xué)習(xí)，非常偏理論，因?yàn)樯婕暗囊恍└拍钜彩墙梃b的其它編程語言的風(fēng)格，而且實(shí)際落地中存在部分爭議

不過多學(xué)一點(diǎn)，總是沒有壞處的。

滾雪球?qū)W Python 第四輪，主要學(xué)習(xí)函數(shù)式編程

本系列文章每篇 3000 字左右（包含代碼），所以放心享用，不會增大每日學(xué)習(xí)強(qiáng)度滴

滾雪球歷史系列，已完成 3 個專欄，更新中 1 個專欄，即第三輪學(xué)習(xí)更新中，目前到 21 篇~，由于第三輪是項(xiàng)目實(shí)踐，學(xué) Django 去，所以第四輪概念類同步開啟。

Python 函數(shù)式編程

Python 不是純粹的函數(shù)式語言，但你可以使用 Python 進(jìn)行函數(shù)式編程

典型的聽君一席話，如聽一席話，說白了就是 Python 具備函數(shù)式編程的特性，

so，可以借用函數(shù)式語言的設(shè)計(jì)模式和編程技術(shù)，把代碼寫成函數(shù)式編程的樣子

一般此時(shí)我會吹噓一下，函數(shù)式代碼比較簡潔和優(yōu)雅~

好了，已經(jīng)吹噓完了。

以上內(nèi)容都屬于講道理的范圍，那在 Python 中有哪些適合函數(shù)式編程的技能點(diǎn)

又有哪些不適的點(diǎn)呢？

下述 2 點(diǎn)先有個印象就行

  • 優(yōu)點(diǎn)：生成器表達(dá)式，這個后面咱會反復(fù)提及，具備很多高階函數(shù)，例如 reduce，map，filter 三巨頭。
  • 缺點(diǎn)：沒有無限遞歸等~

如果你去百度 “什么是函數(shù)式編程”，很多地方會給出答案

函數(shù)式編程：允許把函數(shù)本身作為參數(shù)傳入另一個函數(shù)，還允許返回一個函數(shù)。

有道理！

其實(shí)函數(shù)式編程就是在函數(shù)中定義表達(dá)式和實(shí)現(xiàn)表達(dá)式的求職，說白了就是用函數(shù)落地你的代碼。

看起來好像是廢話，它還有一個補(bǔ)充的說明，在函數(shù)式編程中要避免狀態(tài)變化和使用可變對象。

其中避免狀態(tài)變化 重點(diǎn)要關(guān)注賦值語句以及它如何改變狀態(tài)，因此你在函數(shù)式編程中，不會看到 global，nolocal 等內(nèi)容。

同一案例的不同寫法，展示函數(shù)式編程

概念與原理都是比較抽象的，咱還是少說概念，這個留到未來你自己總結(jié)就好，直接展示源碼差異。

計(jì)算 1~100 內(nèi)，計(jì)算 5 與 7 的倍數(shù)之和

面向過程的寫法

count = 0for num in range(1, 101):    if num % 5 == 0 or num % 7 == 0:        count += numprint(count)

在面向過程的寫法中，邏輯都是從上向下進(jìn)行運(yùn)行的，例如 num 從 1 數(shù)到 100，如果對 5 或者對 7 取余等于 0，那表示可以整除，然后將 count 與對應(yīng)的 num 相加，得到最后的余數(shù)。

這種思路是純面向過程的寫法，一般我們學(xué)習(xí)編程時(shí)，首先學(xué)會的就是該類寫法。

面向?qū)ο蟮膶懛?/strong>

該類寫法有兩種，一種是使用 Python 內(nèi)置的列表實(shí)現(xiàn)，一種是自己聲明一個類來實(shí)現(xiàn)。

第一種寫法：

count = list()for num in range(1, 101):    if num % 5 == 0 or num % 7 == 0:        count.append(num)print(sum(count))

在上述寫法中，變量 count 聲明一個 list，即列表對象，但是整理看起來還是有些過程式編程語言的影子。

例如最后的 sum(count) 的使用就有些奇怪，看不出來面向?qū)ο蟮挠白印?/p>

接下來，咱們創(chuàng)建一個自定義的類，進(jìn)行邏輯實(shí)現(xiàn)。

class My_List_Sum(list):    def sum(self):        count = 0        for n in self:            count += n        return countcount = My_List_Sum()for num in range(1, 101):    if num % 5 == 0 or num % 7 == 0:        count.append(num)print(count.sum())

上述代碼，我們自行實(shí)現(xiàn)了一個 My_List_Sum 類，讓它繼承自 list，此時(shí)你應(yīng)該明白，list 就是一個類名，然后在類的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了 sum 方法，再調(diào)用該對象的 sum 方法，完美的應(yīng)用了面向?qū)ο蟮膶懛ā?/p>

接下來進(jìn)入正題，函數(shù)式編程的落地實(shí)現(xiàn)

在正式編寫前，需要回憶一些基礎(chǔ)知識，例如 lambda 表達(dá)式以及列表相加。

判斷一個數(shù)字是 5 或者 7 的倍數(shù)， lambda 寫法如下：

multiple = lambda x: x % 5 == 0 or x % 7 == 0a = multiple(3) # Falseb = multiple(5) # Truec = multiple(7) # Falseprint(a, b, c)

列表相加代碼如下：

print([1]+[2]) # [1,2]

有了上述內(nèi)容，可以編寫一個遞歸函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對應(yīng)的邏輯，代碼的說明已經(jīng)添加到注釋中。

def tool(n: int, end: int, filter_func) -> list:    """返回一個篩選之后的列表    :param n: 起始值    :param end: 終止值    :param filter_func: 判斷表達(dá)式    """    # 如果到達(dá)上限，直接返回空列表    if n == end: return []    # 如果滿足過濾條件，返回該值與下一個值組成的列表    if filter_func(n):        return [n] + tool(n + 1, end, filter_func)    else:        # 不滿足過濾條件，直接返回下一個值        return tool(n + 1, end, filter_func)# 測試代碼ret = tool(1, 101, lambda x: x % 5 == 0 or x % 7 == 0)print(ret)print(sum(ret))

上述代碼即為求和的函數(shù)式實(shí)現(xiàn)，其中部分邏輯如下：

  1. 給定初始值與上限值，當(dāng)?shù)闹档扔谏舷拗禃r(shí)，返回空列表，即運(yùn)行結(jié)束；
  2. 傳入一個判斷條件，本案例中為一個 lambda 表達(dá)式，用于判斷 5 和 7 的倍數(shù)；
  3. 當(dāng)滿足條件時(shí)，進(jìn)行的是相加+迭代工作，當(dāng)不滿足條件時(shí)，直接進(jìn)入下一次迭代。

當(dāng)然還有一種函數(shù)式編程的寫法，代碼如下：

print(sum(n for n in range(1, 101) if n % 5 == 0 or n % 7 == 0))

這里用到的生成器后文會進(jìn)行說明。

Python 函數(shù)式編程的特點(diǎn)

在 Python 中，函數(shù)即對象，例如聲明一個函數(shù)之后，你可以調(diào)用其屬性。

下述代碼展示的即為函數(shù)對象的屬性，其余內(nèi)容可以自行再做測試。

def my_func(var1, var2, **kw):    return var1 + var2print(type(my_func))  # print(my_func.__code__)print(my_func.__dict__)print(my_func.__code__.co_code)print(my_func.__code__.co_filename)print(my_func.__code__.co_argcount)

函數(shù)式編程之所以高效，其中一個很重要的原因就是延遲計(jì)算，也叫做惰性求值，這些在后面都將逐步展開，現(xiàn)在依舊是接收一下印象概念。

正是因?yàn)楹瘮?shù)即對象，所有才有本文開篇那段對函數(shù)式編程的定義。

函數(shù)可以使用其它函數(shù)作為參數(shù)，或者返回另一個函數(shù)，所以在實(shí)際編碼過程中，我們將會把函數(shù)轉(zhuǎn)換成其它代碼中的 “對象”，從而實(shí)現(xiàn)函數(shù)式編程。

接下來咱們要接觸一下 Python 中的純函數(shù)概念以及應(yīng)用。

純函數(shù)

純函數(shù)是一個概念，也就是讓函數(shù)不會對函數(shù)外作用域產(chǎn)生影響，即作用域?yàn)楸镜亍?/p>

說簡單點(diǎn)，就是在函數(shù)內(nèi)部避免賦值操作，當(dāng)然類似 global 等關(guān)鍵字也避免使用。

針對此，lambda 表達(dá)式就是純函數(shù)。

首先查看一個純函數(shù)的例子：

def my_func(num: int) -> int:    return num * 100

上述代碼中函數(shù)的返回值僅與 num 有關(guān)，滿足下面兩個條件：

  1. 沒有改變?nèi)肿兞浚?/li>
  2. 沒有更新可變數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，例如列表，字典。

接觸完畢純函數(shù)概念之后，下面了解一下函數(shù)作為對象的落地應(yīng)用。

在 Python 中聲明一個類，默認(rèn)會攜帶部分內(nèi)置的方法，例如：

from typing import Callable# 聲明一個類，該類無意義，僅測試使用class Ext:    # 傳入的函數(shù)，可攜帶1~2個參數(shù)    def __init__(self, test_demo: Callable[[int], int]) -> None:        self.func = test_demo    # 返回結(jié)果擴(kuò)大2倍    def __call__(self, arg: int) -> int:        return self.func(arg) * 2def one_func(var):    return var + 1def two_func(var):    return var * 3def three_func(var):    return vara = Ext(one_func)print(a(3))  # 8b = Ext(two_func)print(b(3))  # 18c = Ext(three_func)print(c(3))  # 6

上述代碼使用了一個新的模塊 typing，該模塊是 Python 3.5 之后新增的模塊，主要為 Python 提供靜態(tài)類型的檢查 。

本案例中導(dǎo)入的是回調(diào)函數(shù) Callable，格式如下：

Callable[[Arg1Type, Arg2Type],ReturnType]

其中內(nèi)部中括號 Arg1Type 是參數(shù)類型，ReturnType 為返回值類型。

上述三個函數(shù)的簽名都與 Callable 定義的一致，所以都可以作為 test_demo 參數(shù)的值去傳遞。

寫在后面

滾雪球?qū)WPython第四輪，非常理論的一個系列，跟上大部隊(duì)的節(jié)奏，走起來，有任何問題，都可以在評論區(qū)留言，一般1小時(shí)之內(nèi)都能解決。

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