高階函數map/reduce

Python內建了map()和reduce()函數。

我們先看map。map()函數接收兩個參數，一個是函數，一個是Iterable，map將傳入的函數依次作用到序列的每個元素，并把結果作為新的Iterator返回。

舉例說明，比如我們有一個函數f(x)=x2，要把這個函數作用在一個list [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]上，就可以用map()實現如下：

現在，我們用Python代碼實現：

            
def f(x):
return x * x
r = map(f, [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9])
print list(r)
          

運行結果：

            
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]
Process finished with exit code 0
          

map()傳入的第一個參數是f，即函數對象本身。由于結果r是一個Iterator，Iterator是惰性序列，因此通過list()函數讓它把整個序列都計算出來并返回一個list。
你可能會想，不需要map()函數，寫一個循環，也可以計算出結果：

            
L = []
for n in [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]:
L.append(f(n))
print L
          

的確可以，但是，從上面的循環代碼，能一眼看明白“把f(x)作用在list的每一個元素并把結果生成一個新的list”嗎？

所以，map()作為高階函數，事實上它把運算規則抽象了，因此，我們不但可以計算簡單的f(x)=x2，還可以計算任意復雜的函數，比如，把這個list所有數字轉為字符串：

            
print list(map(str, [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]))
          

運行結果：

            
['1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9']
Process finished with exit code 0
          

只需要一行代碼。

再看reduce的用法。reduce把一個函數作用在一個序列[x1, x2, x3, ...]上，這個函數必須接收兩個參數，reduce把結果繼續和序列的下一個元素做累積計算，其效果就是：

            
reduce(f, [x1, x2, x3, x4]) = f(f(f(x1, x2), x3), x4)
          

比方說對一個序列求和，就可以用reduce實現：

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

運行結果：

            
25
Process finished with exit code 0
          

當然求和運算可以直接用Python內建函數sum()，沒必要動用reduce。

但是如果要把序列[1, 3, 5, 7, 9]變換成整數13579，reduce就可以派上用場：

            
from functools import reduce
def fn(x, y):
return x * 10 + y
print reduce(fn, [1, 3, 5, 7, 9])
          

運行結果：

            
13579
Process finished with exit code 0
          

這個例子本身沒多大用處，但是，如果考慮到字符串str也是一個序列，對上面的例子稍加改動，配合map()，我們就可以寫出把str轉換為int的函數：

            
def fn(x, y):
return x * 10 + y
def char2num(s):
digits = {'0': 0, '1': 1, '2': 2, '3': 3, '4': 4, '5': 5, '6': 6, '7': 7, '8': 8, '9': 9}
return digits[s]
print reduce(fn, map(char2num, '13579'))
          

運行結果：

            
13579
Process finished with exit code 0
          

整理成一個str2int的函數就是：

            
from functools import reduce
DIGITS = {'0': 0, '1': 1, '2': 2, '3': 3, '4': 4, '5': 5, '6': 6, '7': 7, '8': 8, '9': 9}
def str2int(s):
def fn(x, y):
return x * 10 + y
def char2num(s):
return DIGITS[s]
return reduce(fn, map(char2num, s))
          

還可以用lambda函數進一步簡化成：

            
from functools import reduce
DIGITS = {'0': 0, '1': 1, '2': 2, '3': 3, '4': 4, '5': 5, '6': 6, '7': 7, '8': 8, '9': 9}
def char2num(s):
return DIGITS[s]
def str2int(s):
return reduce(lambda x, y: x * 10 + y, map(char2num, s))
          

也就是說，假設Python沒有提供int()函數，你完全可以自己寫一個把字符串轉化為整數的函數，而且只需要幾行代碼！

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