Hello,小伙伴们,我是知道。
Python 中的函数,用途十分广泛,相信大家都很熟悉。不过,除了常规函数,在代码中也会见到一些非常规函数,它们都很简短,就一行,并且都是以关键字lambda开头,没错,这就是匿名函数。
匿名函数在实际工作中同样举足轻重,正确地运用匿名函数,能让我们的代码更简洁、易读。今天,就让我们一起来探讨下这个简约而不简单的匿名函数。
1、匿名函数基础
什么是匿名函数呢?匿名函数的格式示例如下:
可以看到,匿名函数以关键字 lambda开头,之后是一系列的参数,然后用冒号隔开这些参数和表达式。我们通过一些例子看一下它的用法:
这里只需要输入一个参数 x,输出则是输入 x 的2倍。因此当输入是 3 时,输出便是6。如果把这个匿名函数写成常规函数的形式,则是下面这样:
我们可以看到,匿名函数 lambda 和常规函数一样,返回的都是一个函数对象,它们的用法也极其相似,不过还是有下面几点区别:
首先,lambda 是一个表达式,并不是一个语句。所谓的表达式,就是用一系列“公式”去表达一个东西,比如x + 2、 x**2等等;而所谓的语句,则一定是完成了某些功能,比如赋值语句x = 1完成了赋值等等。
因此,lambda 可以用在一些常规函数 def 不能用的地方,比如,lambda 可以用在列表内部,而常规函数却不能:
再有,lambda 可以被用作函数的参数:
其次,lambda 的主体是只有一行的简单表达式,并不能扩展成一个多行的代码块。
这其实是出于设计的考虑。lambda就是为了让它和常规函数各司其职:lambda 专注于简单的任务,而常规函数则负责更复杂的多行逻辑。关于这点,Python 之父 Guido van Rossum 曾发了一篇文章解释,你有兴趣的话可以自己阅读。
2、为什么要使用匿名函数
通常,我们用函数的目的:第一点是减少代码的重复性,第二点是模块化代码。
对于第一点,如果程序在不同地方包含了相同的代码,那么我们就会把这部分相同的代码写成一个函数,并为它取一个名字,方便在相对应的不同地方调用。
对于第二点,如果你的一块儿代码是为了实现一个功能,但内容非常多,写在一起降低了代码的可读性,那么通常我们也会把这部分代码单独写成一个函数,然后加以调用。不过,如果你需要一个函数,但它非常简短,只需要一行就能完,同时它在程序中只被调用一次而已。那么在这种情况下,函数就可以是匿名的,你只需要在适当的地方定义并使用,就能让匿名函数发挥作用了。
3、匿名函数与map、filter、reduce
Python 中有这么几个函数:map()、filter() 和 reduce(),通常结合匿名函数 lambda 一起使用。首先是 map(function, iterable) 函数,它表示,对 iterable 中的每个元素,都运用 function 这个函数,最后返回一个新的可遍历的集合。比如刚才列表的例子,要对列表中的每个元素乘以 2,那么用 map 就可以表示为下面这样:
可以以 map() 函数为例,看一下 Python 提供的函数式编程接口的性能。还是同样的列表例子,它还可以用 for 循环和 列表生成式 实现,我们来比较一下它们的速度:
可以看到,map() 是最快的。因为 map() 函数直接由 C 语言写的,运行时不需要通过 Python 解释器间接调用,并且内部做了诸多优化,所以运行速度最快。
接下来来看 filter(function, iterable) 函数,它和 map 函数类似,function 同样表示一个函数对象。filter() 函数表示对 iterable 中的每个元素,都使用 function 判断,并返回 True 或者 False,最后将返回 True 的元素组成一个新的可遍历的集合。举个例子,比如我要返回一个列表中的所有偶数,可以写成下面这样:
最后来看 reduce(function, iterable) 函数,它通常用来对一个集合做一些累积操作。function 同样是一个函数对象,规定它有两个参数,表示对 iterable 中的每个元素以及上一次调用后的结果,运用 function 进行计算,所以最后返回的是一个单独的数值。举个例子,我想要计算某个列表元素的乘积,就可以用 reduce() 函数来表示:
当然,类似的,filter() 和 reduce() 的功能,也可以用 for 循环或者 列表生成式 来实现。
所以,以后当我们想对集合中的元素进行一些操作时,如果操作非常简单,比如相加、累积这种,那么我们优先考虑 map()、filter()、reduce() 这类或者 列表生成式 的形式。
4、小结
今天,我们一起了解了匿名函数 lambda,它的主要用途是减少代码的复杂度。需要注意的是 lambda 是一个表达式,并不是一个语句;它只能写成一行的表达形式,语法上并不支持多行。
匿名函数通常的使用场景是:程序中需要使用一个函数完成一个简单的功能,并且该函数只调用一次。其次也了解了常见的 map(),filter() 和 reduce() 这三个函数,并比较了它们与其他形式(for 循环,列表生成式)的性能,显然,它们的性能效率是最优的。