回顧

在Python進階記錄之基礎篇（十一）中，我們介紹了Python中迭代器與生成器的相關知識點，需要重點掌握迭代器與生成器的概念與基本用法。今天我們來講一下Python中的幾個高階函數。

Python中的高階函數

所謂高階函數，指的是至少滿足下列條件之一的函數：接收一個或多個函數作為輸入；輸出一個函數。簡單來說，高階函數就是一個接受函數作為輸入或輸出的函數。高階函數是函數式編程的一種。Python中內置的高階函數包括：map( )函數、reduce( )函數、filter( )函數和sorted( )函數。

map( )函數/reduce( )函數

MapReduce是一種編程模型，用于大規模數據集（大于1TB）的并行運算。概念"Map（映射）"和"Reduce（歸約）"是它們的主要思想，而這一思想正是借助了我們的map( )函數和reduce( )函數。

我們首先看一下map()函數。map( )函數接收兩個參數，第一個參數為函數，第二個參數為序列，功能是將傳入的函數依次作用于傳入序列的每個元素，并把結果作為新的列表返回。

假設現在有這樣一個需求：將列表[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]中的每個元素做平方運算。按之前所學的知識，我們可以使用for-in循環來實現這一需求。

for-in循環實現

可以看到，使用for-in循環需要新建一個列表，并通過循環將原列表中的每個元素進行計算后新增到新列表中。現在我們使用map( )函數來實現這一需求。

map()函數實現

map( )函數接受一個函數和序列，注意傳的是函數名，不要帶括號，map( )函數會自動將序列中的每個元素傳入函數，并返回經過函數處理后的結果。當然，map( )函數返回的是一個map對象，我們需要把它轉成列表才能得到最后的結果。map( )函數作為高階函數，事實上它只是把運算規則抽象化了，我們不僅可以做一些數學運算，還能對傳入的序列做很多其他非運算型操作。

map()函數

上述代碼中，我們將str( )函數傳入map( )函數，就將原列表中的數字轉化成了字符串。此外，我們也可以使用匿名函數作為參數傳入map()函數。

接下來我們看一下reduce( )函數。與map()函數一樣，reduce( )函數也是接收兩個參數，第一個參數為函數，第二個參數為序列。區別在于，reduce( )函數接收的函數必須有兩個參數，reduce( )函數會把每次作用結果繼續和序列的下一個元素做累積計算。這樣看起來可能有點難以理解，我們用一個表達式來表示如下：

reduce(f, [x1, x2, x3, ... , xn]) = f(...f(f(x1, x2), x3), ... , xn)

舉一個簡單的例子，我們對一個序列做累加或累乘運算，就可以使用reduce()函數。

reduce()進行累加和累乘

需要注意的是，Python3開始，reduce( )函數已經不在全局名字空間里了，我們需要通過引入functools模塊才能調用reduce( )函數。

filter( )函數

filter( )函數也是Python中內置的一個高階函數，主要用于過濾序列。filter( )函數同樣接收一個函數和一個序列，不同的是，filter( )函數接收的函數返回值必須是布爾值。filter( )函數將序列的每個元素作用于傳入的函數，然后根據返回值是True還是False決定是保留還是舍棄該元素。例如我們要取出一個序列中的所有偶數就可以使用filter( )函數。

filter()函數

filter( )函數的功能與它的名字一樣，就是用于過濾與篩選。所以使用filter( )函數其實就是實現一個過濾篩選功能。

sorted( )函數

Python中還有一個內置的高階函數——sorted()函數。sorted( )函數的主要功能就是排序，從參數格式上與前面三個高階函數有所區別，sorted( )函數支持只接收一個序列。

sorted()函數基本用法

上述代碼中sorted()函數默認是正序排序的，如果我們想要倒序排序，只需設置reverse=True即可。不難發現，sorted( )函數與我們之前介紹序列時序列內部的sort( )函數基本一樣。

sorted()函數

以上代碼比較了sort( )函數和sorted( )函數的用法區別，takeSecond函數的功能是指定序列元素中元組的第二個元素做比較。事實上，序列內置的sort( )函數和全局高階函數sorted( )函數的功能都是排序，且傳參和用法都很相似。

總結

以上內容介紹了高階函數的基本概念與Python中的幾個高階函數。需要重點理解高階函數的特點，掌握map( )函數、reduce( )函數、filter( )函數和sorted( )函數的用法和主要用途。高階函數是函數式編程的重要工具，我們要不斷練習去理解掌握好它。感謝大家的支持與關注，歡迎一起學習交流~