day19-高阶函数、匿名函数

map 函数

map 是一个在 Python 里非常有用的高阶函数。它接受一个函数和一个序列（迭代器）作为输入，然后对序列（迭代器）的每一个值应用这个函数，返回一个序列（迭代器），其包含应用函数后的结果。

语法
map(function, iterable, ...)
参数iterable可以是一个或多个序列

例子
1、计算平方数

def square(x):
    return x ** 2
lst = map(square, [1,2,3,4,5])
print(list(lst))
#[1, 4, 9, 16, 25]

使用 lambda 匿名函数

lst2 = map(lambda x:x**2, [1,2,3,4,5])
print(list(lst2))
#[1, 4, 9, 16, 25]

2、提供了两个列表，对相同位置的列表数据进行相加

lst3 = map(lambda x, y: x + y, [1, 3, 5, 7, 9], [2, 4, 6, 8, 10])
print(list(lst3))
#[3, 7, 11, 15, 19]

3、假设用户输入的英文名字不规范，没有按照首字母大写，后续字母小写的规则，请利用map()函数，把一个list（包含若干不规范的英文名字）变成一个包含规范英文名字的list：

输入：['adam', 'LISA', 'barT']
输出：['Adam', 'Lisa', 'Bart']

name_list = ['adam', 'LISA', 'barT']

def format_name(s):
    return s.lower().capitalize()
print(list(map(format_name, name_list)))

或使用匿名函数

print(list(map(lambda x:x.capitalize(), name_list)))

filter函数

filter()函数是 Python 内置的另一个有用的高阶函数，filter()函数接收一个函数 f 和一个list，这个函数 f 的作用是对每个元素进行判断，返回 True或 False，filter()根据判断结果自动过滤掉不符合条件的元素，返回由符合条件元素组成的新list。

例如，要从一个list [1, 4, 6, 7, 9, 12, 17]中删除偶数，保留奇数，首先，要编写一个判断奇数的函数，然后，利用filter()过滤掉偶数：

def is_odd(x):
    return x % 2 == 1

filter(is_odd, [1, 4, 6, 7, 9, 12, 17])
结果：[1, 7, 9, 17]

利用filter()，可以完成很多有用的功能，例如，删除 None 或者空字符串：

def is_not_empyt(s):
    return s and len(s.split()) > 0
newlist = filter(is_not_empyt, ['', 'str', '', ' '])
print(list(newlist))

['', 'str']

关于filter()方法, python3和python2有一点不同
Python2.x 中返回的是过滤后的列表, 而 Python3 中返回到是一个 filter 类。
filter 类实现了 __iter__ 和 __next__ 方法, 可以看成是一个迭代器, 有惰性运算的特性, 相对 Python2.x 提升了性能, 可以节约内存。

a = filter(lambda x: x % 2 == 0, range(10))
print(a)

输出
<filter object at 0x0000022EC66BB128>

所以在python3中输出需要用print(list(a))

例子
请利用filter()过滤出1~100中平方根是整数的数，即结果应该是：
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

filter()接收的函数必须判断出一个数的平方根是否是整数，而math.sqrt()返回结果是浮点数，所以没办法用isinstance判断数据类型是整数

方法一：
    import math
    def is_sqr(x):
        r = int(math.sqrt(x))
        return r*r==x
    print filter(is_sqr, range(1, 101))

方法二：
import math
def my_sqrt(x):
    return math.sqrt(x) % 1 == 0
lst = filter(my_sqrt, range(1,101))
print(list(lst))

reduce函数

reduce()函数也是Python内置的一个高阶函数。reduce()函数接收的参数和 map()类似，一个函数 f，一个list，但行为和 map()不同，reduce()传入的函数 f 必须接收两个参数，reduce()对list的每个元素反复调用函数f，并返回最终结果值。
在python2中可直接使用reduce()函数
在Python3里,reduce()函数已经被从全局名字空间里移除了,它现在被放置在functools模块里，用的话要先引入from functools import reduce

语法
reduce(function, iterable[, initializer])

参数
function -- 函数
iterable -- 可迭代对象
initializer -- 可选，初始参数

例如，编写一个f函数，接收x和y，返回x和y的和：
def f(x, y):
    return x + y

调用 reduce(f, [1, 3, 5, 7, 9])时，reduce函数将做如下计算：
先计算头两个元素：f(1, 3)，结果为4；
再把结果和第3个元素计算：f(4, 5)，结果为9；
再把结果和第4个元素计算：f(9, 7)，结果为16；
再把结果和第5个元素计算：f(16, 9)，结果为25；
由于没有更多的元素了，计算结束，返回结果25。

上述计算实际上是对 list 的所有元素求和。虽然Python内置了求和函数sum()，但是，利用reduce()求和也很简单。

reduce()还可以接收第3个可选参数，作为计算的初始值。如果把初始值设为100，计算：
reduce(f, [1, 3, 5, 7, 9], 100)
结果将变为125，因为第一轮先计算初始值和第一个元素：f(100, 1)，结果为101。

例子
Python内置了求和函数sum()，但没有求积的函数，请利用recude()来求积：
输入：[2, 4, 5, 7, 12]
输出：2*4*5*7*12的结果

lst1 = [2, 4, 5, 7, 12]

from functools import reduce
def prod(x, y):
    return x*y
print(reduce(prod, lst1))

sorted函数

sorted()也是一个高阶函数，可以接收可迭代对象、比较函数、比较的元素和排序规则

语法：
sorted(iterable[, cmp[, key[, reverse]]])

参数说明：
iterable -- 可迭代对象。
cmp -- 比较的函数，这个具有两个参数，参数的值都是从可迭代对象中取出，此函数必须遵守的规则为，大于则返回1，小于则返回-1，等于则返回0。
key -- 主要是用来进行比较的元素，只有一个参数，具体的函数的参数就是取自于可迭代对象中，指定可迭代对象中的一个元素来进行排序。
reverse -- 排序规则，reverse = True 降序 ， reverse = False 升序（默认）。
Python 3.X 的版本中已经没有cmp函数，使用key即可

python2中它可以接收一个比较函数来实现自定义排序，比较函数的定义是，传入两个待比较的元素 x, y，如果 x 应该排在 y 的前面，返回 -1，如果 x 应该排在 y 的后面，返回 1。如果 x 和 y 相等，返回 0。

因此，如果我们要实现倒序排序，只需要编写一个reversed_cmp函数：

def reversed_cmp(x, y):
    if x > y:
        return -1
    if x < y:
        return 1
    return 0

这样，调用 sorted() 并传入 reversed_cmp 就可以实现倒序排序：

print(sorted([36, 5, 12, 9, 21], cmp = reversed_cmp))
[36, 21, 12, 9, 5]

sorted()函数可以接收一个key函数来实现自定义的排序，例如按绝对值大小排序：

list = [1,3,5,-10,12,-15]
result = sorted(list,key=abs)
print(result)
[1, 3, 5, -10, 12, -15]

reverse=True反向排序

print(sorted([36, 5, 12, 9, 21], reverse=True))
[36, 21, 12, 9, 5]

sorted()也可以对字符串进行排序，字符串默认按照ASCII大小来比较：

print(sorted(['bob', 'about', 'Zoo', 'Credit']))
['Credit', 'Zoo', 'about', 'bob']

'Zoo'排在'about'之前是因为'Z'的ASCII码比'a'小。

对字符串排序时，有时候忽略大小写排序更符合习惯。利用sorted()高阶函数，实现忽略大小写排序的算法。

a = ['bob', 'about', 'Zoo', 'Credit']
print (sorted(a, key=lambda x:x.upper()))
['about', 'bob', 'Credit', 'Zoo']

a = ['bob', 'about', 'Zoo', 'Credit']
print (sorted(a, key=str.lower))
['about', 'bob', 'Credit', 'Zoo']

要进行反向排序，不必改动key函数，可以传入第三个参数reverse=True：

print(sorted(a, key=str.lower, reverse=True))
['Zoo', 'Credit', 'bob', 'about']

python2中可以利用cmp函数

L=[('b',2),('a',1),('c',3),('d',4)]
print sorted(L, cmp=lambda x,y:cmp(x[1],y[1]))
[('a', 1), ('b', 2), ('c', 3), ('d', 4)]

利用key

print(sorted(L, key=lambda x:x[1]))
[('a', 1), ('b', 2), ('c', 3), ('d', 4)]

按年龄排序

students = [('john', 'A', 15), ('jane', 'B', 12), ('dave', 'B', 10)]
print(sorted(students, key=lambda s: s[2]))
[('dave', 'B', 10), ('jane', 'B', 12), ('john', 'A', 15)]

按降序

print(sorted(students, key=lambda s: s[2], reverse=True))
[('john', 'A', 15), ('jane', 'B', 12), ('dave', 'B', 10)]

匿名函数

python使用lambda来创建匿名函数。lambda只是一个表达式，函数体比def简单很多。
lambda的主体是一个表达式，而不是一个代码块。仅仅能在lambda表达式中封装有限的逻辑。
lambda函数拥有自己的命名空间，且不能访问自有参数列表之外或全局命名空间里的参数。
虽然lambda函数看起来只能写一行，却不等同于C或C++的内联函数，后者的目的是调用小函数时不占用栈内存从而增加运行效率。

语法
lambda [arg1 [,arg2,.....argn]]:expression
lambda a:b，其中a表示参数，b表示返回值。

以下代码能运行吗？
    l = [1,2,3,4,5]
    for i in range(0,len(l)):
        print i
        if l[i] % 2 == 0:
            del l[i]
    print l  

结果：
[python] view plain copy
    Traceback (most recent call last):
      File "D:\1.py", line 3, in <module>
        if l[i] % 2 == 0:
    IndexError: list index out of range  

因为随着del()语句的执行，list的元素越来越少，但是for已经定了[0,5)：
i = 0，l[i] = 1不是偶数跳过
i = 1，l[i] = 2是偶数，l = [1,3,4,5]
i = 2，l[i] = 4是偶数，l=[1,3,5]
i = 3，l[i] 越界了，list index out of range。

以下代码能运行吗？
[python] view plain copy
    ll = [1,2,3,4,5]
    for i in ll:
        if i % 2 == 0:
            ll.remove(i)
    print ll  

结果：[1, 3, 5]  

这段代码就没上述的问题。list有多少就取多少。

用filter()和lambda实现上面的功能：

print(list(filter(lambda x:x%2==0,range(10))))
[0, 2, 4, 6, 8]

filter(function,list)，把list中的元素一个个丢到function中，Return True的元素组成一个new list。

ll = [1,2,3,4,5]
def func(x):
    return x % 2 != 0
print filter(func,ll)

总结：
1、循环list的时候，最好用for i in list:，减少因为del()犯下不易察觉的失误。
2、在python2 中直接打印map，filter函数会直接输出结果。但在python3中做了些修改，输出前需要使用list()进行显示转换。
3、lambda可以处理的最复杂的情况就是三元运算了，不能再复杂了，比如for循环之类的就不能实现了。

filter()根据判断结果自动过滤掉不符合条件的元素，返回由符合条件元素组成的list。

print(list(filter(fun,ll)))
print(list(filter(lambda i:i%2!=0,ll)))

关键字lambda表示匿名函数，冒号前面的x表示函数参数。
匿名函数有个限制，就是只能有一个表达式，不用写return，返回值就是该表达式的结果。
用匿名函数有个好处，因为函数没有名字，不必担心函数名冲突。此外，匿名函数也是一个函数对象，也可以把匿名函数赋值给一个变量，再利用变量来调用该函数：

>>> f = lambda x: x * x
>>> f
<function <lambda> at 0x101c6ef28>
>>> f(5)
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也可以传入多个参数
计算n的y次方

calc = lambda n,y:n**y
print(calc(2,10))