首页 编程教程正文

Python函数式编程指南(一):函数式编程概述

piaodoo 编程教程 2020-02-02 12:26:49 790 0 python教程

这篇文章主要介绍了Python函数式编程指南(一):函数式编程概述,本文讲解了什么是函数式编程概述、什么是函数式编程、为什么使用函数式编程、如何辨认函数式风格等核心知识,需要的朋友可以参考下

1. 函数式编程概述

1.1. 什么是函数式编程?

函数式编程使用一系列的函数解决问题。函数仅接受输入并产生输出,不包含任何能影响产生输出的内部状态。任何情况下,使用相同的参数调用函数始终能产生同样的结果。

在一个函数式的程序中,输入的数据“流过”一系列的函数,每一个函数根据它的输入产生输出。函数式风格避免编写有“边界效应”(side effects)的函数:修改内部状态,或者是其他无法反应在输出上的变化。完全没有边界效应的函数被称为“纯函数式的”(purely functional)。避免边界效应意味着不使用在程序运行时可变的数据结构,输出只依赖于输入。

可以认为函数式编程刚好站在了面向对象编程的对立面。对象通常包含内部状态(字段),和许多能修改这些状态的函数,程序则由不断修改状态构成;函数式编程则极力避免状态改动,并通过在函数间传递数据流进行工作。但这并不是说无法同时使用函数式编程和面向对象编程,事实上,复杂的系统一般会采用面向对象技术建模,但混合使用函数式风格还能让你额外享受函数式风格的优点。

1.2. 为什么使用函数式编程?

函数式的风格通常被认为有如下优点:

1.逻辑可证
这是一个学术上的优点:没有边界效应使得更容易从逻辑上证明程序是正确的(而不是通过测试)。
2.模块化
函数式编程推崇简单原则,一个函数只做一件事情,将大的功能拆分成尽可能小的模块。小的函数更易于阅读和检查错误。
3.组件化
小的函数更容易加以组合形成新的功能。
4.易于调试
细化的、定义清晰的函数使得调试更加简单。当程序不正常运行时,每一个函数都是检查数据是否正确的接口,能更快速地排除没有问题的代码,定位到出现问题的地方。
5.易于测试
不依赖于系统状态的函数无须在测试前构造测试桩,使得编写单元测试更加容易。
6.更高的生产率
函数式编程产生的代码比其他技术更少(往往是其他技术的一半左右),并且更容易阅读和维护。

1.3. 如何辨认函数式风格?

支持函数式编程的语言通常具有如下特征,大量使用这些特征的代码即可被认为是函数式的:

函数是一等公民

函数能作为参数传递,或者是作为返回值返回。这个特性使得模板方法模式非常易于编写,这也促使了这个模式被更频繁地使用。
以一个简单的集合排序为例,假设lst是一个数集,并拥有一个排序方法sort需要将如何确定顺序作为参数。
如果函数不能作为参数,那么lst的sort方法只能接受普通对象作为参数。这样一来我们需要首先定义一个接口,然后定义一个实现该接口的类,最后将该类的一个实例传给sort方法,由sort调用这个实例的compare方法,就像这样:

复制代码 代码如下:

#伪代码
interface Comparator {
    compare(o1, o2)
}
lst = list(range(5))
lst.sort(Comparator() {
    compare(o1, o2) {
        return o2 - o1 //逆序
})

可见,我们定义了一个新的接口、新的类型(这里是一个匿名类),并new了一个新的对象只为了调用一个方法。如果这个方法可以直接作为参数传递会怎样呢?看起来应该像这样:
复制代码 代码如下:

def compare(o1, o2):
    return o2 - o1 #逆序
lst = list(range(5))
lst.sort(compare)

请注意,前一段代码已经使用了匿名类技巧从而省下了不少代码,但仍然不如直接传递函数简单、自然。

匿名函数(lambda)

lambda提供了快速编写简单函数的能力。对于偶尔为之的行为,lambda让你不再需要在编码时跳转到其他位置去编写函数。
lambda表达式定义一个匿名的函数,如果这个函数仅在编码的位置使用到,你可以现场定义、直接使用:

复制代码 代码如下:

lst.sort(lambda o1, o2: o1.compareTo(o2))

相信从这个小小的例子你也能感受到强大的生产效率:)

封装控制结构的内置模板函数

为了避开边界效应,函数式风格尽量避免使用变量,而仅仅为了控制流程而定义的循环变量和流程中产生的临时变量无疑是最需要避免的。
假如我们需要对刚才的数集进行过滤得到所有的正数,使用指令式风格的代码应该像是这样:

复制代码 代码如下:

lst2 = list()
for i in range(len(lst)): #模拟经典for循环
    if lst[i] > 0:
        lst2.append(lst[i])

这段代码把从创建新列表、循环、取出元素、判断、添加至新列表的整个流程完整的展示了出来,俨然把解释器当成了需要手把手指导的傻瓜。然而,“过滤”这个动作是很常见的,为什么解释器不能掌握过滤的流程,而我们只需要告诉它过滤规则呢?
在Python里,过滤由一个名为filter的内置函数实现。有了这个函数,解释器就学会了如何“过滤”,而我们只需要把规则告诉它:

复制代码 代码如下:

lst2 = filter(lambda n: n > 0, lst)

这个函数带来的好处不仅仅是少写了几行代码这么简单。
封装控制结构后,代码中就只需要描述功能而不是做法,这样的代码更清晰,更可读。因为避开了控制结构的干扰,第二段代码显然能让你更容易了解它的意图。
另外,因为避开了索引,使得代码中不太可能触发下标越界这种异常,除非你手动制造一个。

函数式编程语言通常封装了数个类似“过滤”这样的常见动作作为模板函数。唯一的缺点是这些函数需要少量的学习成本,但这绝对不能掩盖使用它们带来的好处。

闭包(closure)

闭包是绑定了外部作用域的变量(但不是全局变量)的函数。大部分情况下外部作用域指的是外部函数。

闭包包含了自身函数体和所需外部函数中的“变量名的引用”。引用变量名意味着绑定的是变量名,而不是变量实际指向的对象;如果给变量重新赋值,闭包中能访问到的将是新的值。

闭包使函数更加灵活和强大。即使程序运行至离开外部函数,如果闭包仍然可见,则被绑定的变量仍然有效;每次运行至外部函数,都会重新创建闭包,绑定的变量是不同的,不需要担心在旧的闭包中绑定的变量会被新的值覆盖。
回到刚才过滤数集的例子。假设过滤条件中的 0 这个边界值不再是固定的,而是由用户控制。如果没有闭包,那么代码必须修改为:

复制代码 代码如下:

class greater_than_helper:
    def __init__(self, minval):
        self.minval = minval
    def is_greater_than(self, val):
        return val > self.minval
 
def my_filter(lst, minval):
    helper = greater_than_helper(minval)
    return filter(helper.is_greater_than, lst)

请注意我们现在已经为过滤功能编写了一个函数my_filter。如你所见,我们需要在别的地方(此例中是类greater_than_helper)持有另一个操作数minval。
如果支持闭包,因为闭包可以直接使用外部作用域的变量,我们就不再需要greater_than_helper了:

复制代码 代码如下:

def my_filter(lst, minval):
    return filter(lambda n: n > minval, lst)

可见,闭包在不影响可读性的同时也省下了不少代码量。

函数式编程语言都提供了对闭包的不同程度的支持。在Python 2.x中,闭包无法修改绑定变量的值,所有修改绑定变量的行为都被看成新建了一个同名的局部变量并将绑定变量隐藏。Python 3.x中新加入了一个关键字 nonlocal 以支持修改绑定变量。但不管支持程度如何,你始终可以访问(读取)绑定变量。

内置的不可变数据结构

为了避开边界效应,不可变的数据结构是函数式编程中不可或缺的部分。不可变的数据结构保证数据的一致性,极大地降低了排查问题的难度。
例如,Python中的元组(tuple)就是不可变的,所有对元组的操作都不能改变元组的内容,所有试图修改元组内容的操作都会产生一个异常。
函数式编程语言一般会提供数据结构的两种版本(可变和不可变),并推荐使用不可变的版本。

递归

递归是另一种取代循环的方法。递归其实是函数式编程很常见的形式,经常可以在一些算法中见到。但之所以放到最后,是因为实际上我们一般很少用到递归。如果一个递归无法被编译器或解释器优化,很容易就会产生栈溢出;另一方面复杂的递归往往让人感觉迷惑,不如循环清晰,所以众多最佳实践均指出使用循环而非递归。

这一系列短文中都不会关注递归的使用。
<第一节完>

版权声明:

本站所有资源均为站长或网友整理自互联网或站长购买自互联网,站长无法分辨资源版权出自何处,所以不承担任何版权以及其他问题带来的法律责任,如有侵权或者其他问题请联系站长删除!站长QQ754403226 谢谢。

有关影视版权:本站只供百度云网盘资源,版权均属于影片公司所有,请在下载后24小时删除,切勿用于商业用途。本站所有资源信息均从互联网搜索而来,本站不对显示的内容承担责任,如您认为本站页面信息侵犯了您的权益,请附上版权证明邮件告知【754403226@qq.com】,在收到邮件后72小时内删除。本文链接:http://www.piaodoo.com/1646.html

评论

搜索

游戏网站源码,织梦网站源码,wordpress,wordpress主题,wordpress下载,wordpress插件,wordpress.com,wordpress模板,wordpress教程,wordpress 主题,wordpress安装,wordpress 模板,wordpress 插件,wordpress主题下载,wordpress企业主题,wordpress seo,wordpress主题开发,wordpress theme,wordpress论坛,wordpress 企业主题,wordpress主机,wordpress中文主题,wordpress cms主题,wordpress plugin,wordpress 主题下载,wordpress 主机,wordpress空间,wordpress mu,wordpress 模版,wordpress汉化主题,wordpress淘宝客主题,wordpress 空间,wordpress代码,WORDPRESS HOSTING,wordpress优点,wordpress安卓客户端,wordpress技巧,wordpress换空间,wordpress themes,网站模板,ppt模板网站,模板网站,企业网站模板,网站设计模板,免费网站模板,个人网站模板,ppt模板下载网站,网站模板下载,公司网站模板,门户网站模板,学校网站模板,网站首页模板,网站模板免费下载,旅游网站模板,网站后台模板,免费网站模板下载,传奇网站模板,网站建设模板,外贸网站模板,网站 模板,个人主页网站模板,个人网站模板下载,政府网站模板,音乐网站模板,导航网站模板,免费企业网站模板,企业网站模板下载,手表网站模板,韩国网站模板,汽车网站模板,教育网站模板,网站后台管理模板,班级网站模板,新闻网站模板,房产中介网站模板,旅游网站模板下载,工艺品网站模板,电子商务网站模板,旅游网站设计模板,团购网站模板,flash网站模板,个人网站设计模板,婚庆网站模板,广告公司网站模板,商业网站模板,手机网站模板,免费模板网站推荐,ppt免费模板网站推荐,织梦网站模板,html网站模板建站,网站html模板,免费个人网站模板,公司网站源码,sns源码,彩票网站源码,周易网站源码,源码基地,交友源码,学校网站源码,asp.net 源码,源码天下,jsp网站源码,论坛源码下载,广告联盟源码,建站源码,delphi源码,源码爱好者,酷源码,net源码,源码超市,医疗网站源码,flash源码,搜源码,源码程序,dede源码,新闻网站源码,易语言源码大全,旅游网站源码下载,flash 源码,免费源码论坛,android游戏源码,电脑维修网站源码,30源码网,股票软件源码,卖源码,源码教程,安居客 源码,vip源码,家教源码,.net源码下载,Web源码,网络公司源码,佛教网站源码,android源码学习,房产源码,钓鱼网站源码,775源码屋,web游戏源码,成品网站 源码78w78不用下载,h5游戏网站源码,asp网站源码下载,webgame源码,电子商务网站源码,vb.net源码,乐嘿源码,8a商业源码论坛,fbreader源码,在线客服系统 源码,google源码,.net网站源码,快递查询源码,源码搜藏网,dede整站源码,周易 源码,52源码论坛,财经网站源码,织梦下载站源码,qq钓鱼网站源码,flash游戏源码,房产网源码,源码搜搜,电子商务源码,团购网站源码,团购网源码,jsp源码下载,jsp源码,h站源码,8a源码,婚纱摄影网站源码,易语言盗号源码,x站源码,qq空间psd源码,免费商业源码,笑话网站源码,源码集合,源码家园,啊哦源码,星期六源码,源码熊,阿奇源码,百分百源码网,一手日源码资源,旅行网站源码,b站工程源码泄露,新站长源码,8a商业源码,asp论坛源码,flash源码下载,404源码社区,创业网站源码,php网页源码,易支付源码,成品网站w灬源码,免费CMS成品网站源码,成品网站W灬源码1688仙踪林,成品APP短视频源码下载网站,成品网站源码1688可靠吗,免费B2B网站源码,成品APP直播源码下载,国外儿童网站源码在线,成品网站W灬源码1688,源码,成品网站w灬 源码1688,免费源码网站都有哪些,成品网站源码78W78隐藏通道1,网站源码,源码网,源码网站,源码时代,源码之家,源码下载,php源码,易语言源码,源码论坛,源码是什么,商城源码,论坛源码,源码交易,源码站,源码库,免费源码,免费网站ja**源码大全,ja**源码,成品网站w灬源码1377,a5源码,站长源码,成品网站源码78W78隐藏通道1APP,源码分享,网站源码下载,源码中国,asp源码,源码社区,企业网站源码,php源码下载,成品app直播源码搭建,在线观看视频网站源码2021,旅游网站源码,安卓源码,通达信选股公式源码,神马影院php源码,c#源码,成品网站w灬源码1688网页,php 源码,网页游戏源码,android源码下载,源码吧,视频源码大全,成品短视频APP源码搭建,asp源码下载,私服源码,电脑维修源码,个人主页源码,源码出售,php网站源码,刀客源码,网址导航源码,导航网站源码,源码天空,asp 源码,软件源码,精品源码,成品网站源码1688自动跳转,个人网站源码,源码哥,在线考试系统源码,cms源码,c# 源码,商业源码,vb源码,门户网站源码,音乐网站源码,中国源码,安卓源码下载,asp网站源码,在线客服源码,电影网站源码,免费源码下载,整站源码,源码交易网,易语言源码网,.net源码,在线客服系统源码,淘客源码,卡盟源码,网站源码出售,vb源码下载,莎莎源码,熊猫烧香源码,asp.net源码,商业源码网,外贸网站源码,61源码网,zblog模板,zblog企业模板,帝国cms模板,帝国cms插件,discuz模板