接受函数为参数,或者把函数作为结果返回的函数是高阶函数(higher-order function)。map 函数就是一例,如示例 5-2 所示。此外,内置函数 sorted 也是:可选的 key 参数用于提供一个函数,它会应用到各个元素上进行排序,参见 2.7 节。

例如,若想根据单词的长度排序,只需把 len 函数传给 key 参数,如示例 5-3 所示。

示例 5-3 根据单词长度给一个列表排序

>>> fruits = ['strawberry', 'fig', 'apple', 'cherry', 'raspberry', 'banana']
>>> sorted(fruits, key=len)
['fig', 'apple', 'cherry', 'banana', 'raspberry', 'strawberry']
>>>

任何单参数函数都能作为 key 参数的值。例如,为了创建押韵词典,可以把各个单词反过来拼写,然后排序。注意,示例 5-4 中列表里的单词没有变,我们只是把反向拼写当作排序条件,因此各种浆果(berry)都排在一起。

示例 5-4 根据反向拼写给一个单词列表排序

>>> def reverse(word):
...     return word[::-1]
>>> reverse('testing')
'gnitset'
>>> sorted(fruits, key=reverse)
['banana', 'apple', 'fig', 'raspberry', 'strawberry', 'cherry']
>>>

在函数式编程范式中,最为人熟知的高阶函数有 mapfilterreduceapplyapply 函数在 Python 2.3 中标记为过时,在 Python 3 中移除了,因为不再需要它了。如果想使用不定量的参数调用函数,可以编写 fn(*args, **keywords),不用再编写 apply(fn, args, kwargs)

mapfilterreduce 这三个高阶函数还能见到,不过多数使用场景下都有更好的替代品。详情参阅下一节。

函数式语言通常会提供 mapfilterreduce 三个高阶函数(有时使用不同的名称)。在 Python 3 中,mapfilter 还是内置函数,但是由于引入了列表推导和生成器表达式,它们变得没那么重要了。列表推导或生成器表达式具有 mapfilter 两个函数的功能,而且更易于阅读,如示例 5-5 所示。

示例 5-5 计算阶乘列表:mapfilter 与列表推导比较

>>> list(map(fact, range(6)))  ➊
[1, 1, 2, 6, 24, 120]
>>> [fact(n) for n in range(6)]  ➋
[1, 1, 2, 6, 24, 120]
>>> list(map(factorial, filter(lambda n: n % 2, range(6))))  ➌
[1, 6, 120]
>>> [factorial(n) for n in range(6) if n % 2]  ➍
[1, 6, 120]
>>>

❶ 构建 0! 到 5! 的一个阶乘列表。

❷ 使用列表推导执行相同的操作。

❸ 使用 mapfilter 计算直到 5! 的奇数阶乘列表。

❹ 使用列表推导做相同的工作,换掉 mapfilter,并避免了使用 lambda 表达式。

在 Python 3 中,mapfilter 返回生成器(一种迭代器),因此现在它们的直接替代品是生成器表达式(在 Python 2 中,这两个函数返回列表,因此最接近的替代品是列表推导)。

在 Python 2 中,reduce 是内置函数,但是在 Python 3 中放到 functools 模块里了。这个函数最常用于求和,自 2003 年发布的 Python 2.3 开始,最好使用内置的 sum 函数。在可读性和性能方面,这是一项重大改善(见示例 5-6)。

示例 5-6 使用 reducesum 计算 0~99 之和

>>> from functools import reduce  ➊
>>> from operator import add ➋
>>> reduce(add, range(100))  ➌
4950
>>> sum(range(100))  ➍
4950
>>>

❶ 从 Python 3.0 起,reduce 不再是内置函数了。

❷ 导入 add,以免创建一个专求两数之和的函数。

❸ 计算 0~99 之和。

❹ 使用 sum 做相同的求和;无需导入或创建求和函数。

sumreduce 的通用思想是把某个操作连续应用到序列的元素上,累计之前的结果,把一系列值归约成一个值。

allany 也是内置的归约函数。

all(iterable)

  如果 iterable 的每个元素都是真值,返回 Trueall([]) 返回 True

any(iterable)

  只要 iterable 中有元素是真值,就返回 Trueany([]) 返回 False

10.6 节将深入说明 reduce 函数,我会不断改进一个示例,为这个函数提供有意义的上下文。本书后面的 14.11 节将重点讨论可迭代对象,届时会概述各个归约函数。

为了使用高阶函数,有时创建一次性的小型函数更便利。这便是匿名函数存在的原因,下一节将会讨论。