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详解Python中的普通函数和高阶函数

目录
  • 什么是函数
  • 函数的嵌套调用
    • 高阶函数
  • 我们思考一下计算圆形和方形的面积
    • 为何高阶函数能够降低维度
  • 总结

    什么是函数

    每个语言都有函数,甚至大家用的Excel里面也有函数,我们以前学习的数学也很多各种各样的函数。

    python中的函数也是一样的。

    def f(x):
        print("参数为:",x)
        return x
    

    这里的函数 y = f(x), 在数学中表示为一条斜率为1的直线。

    函数的嵌套调用

    def z(x):
        pass
    def f(x):
        print("参数为:",x)
        return z(x)
    

    像这样,我们在f(x)中调用了z(x)函数(这里使用了pass关键字,实现先不写,仅作展示目的)

    我们能不能不定义z(x)就定义一个函数调用别的函数呢?

    就像实现一个数的平方,函数的‘平方',大概这个意思。

    高阶函数

    def f(z):
        return z()
    

    这就是高阶函数,f函数需要外界提供一个参数,这个参数必须是一个函数。

    在使用f(z)的时候,我们不能给一个f(2), f(3)这样的值。或者有个函数如d(x)返回非函数值结果,我们不能这样调用:f(d(1))。

    学委准备了下面的代码,从简单函数逐步演化为高阶函数:

    #!/usr/bin/env python
    # -*- coding: utf-8 -*-
    # @Time : 2021/10/24 11:39 下午
    # @Author : LeiXueWei
    # @CSDN/Juejin/Wechat: 雷学委
    # @XueWeiTag: CodingDemo
    # @File : func_demo2.py
    # @Project : hello
    def f1(x):
        return x
    def f2(x, z=100):
        return x + z / 10
    def f3(x, z=100, *dynamic_args):
        sum = 0
        for arg in dynamic_args:
            sum += arg
        return x + z / 10 + sum / 10000.0
    def dummy_sum(*args):
        retur编程客栈n 0
    def f4(x, z=100, sum_func=dummy_sum):
        return x + z / 10 + sum_func() / 10000.0
    print(f1(100))
    print(f2(100, z=50))
    print(f3(100, 50, 4, 5, 6))
    def sum_g(*dynamic_args):
        def sum_func():
            sum = 0
            for arg in dynamic_args:
                sum += arg
            return sum
        return sum_func
    print(f4(100, 50, sum_g(4, 5, 6)))
    

    这里我们看到函数f1, f2, f3, f4。

    补充一个知识点: *dynamic_args 是一个动态参数,不定长度的参数。

    也就是f3明明声明了3个参数,最后我们给了5个参数。

    这里f3认为x=100, z=50, dynamic_args = [4, 5, 6]

    我们先看看输出结果:

    详解Python中的普通函数和高阶函数

    f3 和f4 看起来结果一样。

    但是性质完整不一样,读者可以思考十秒。

    f4弹性非常大,因为第三个参数为函数。

    高阶编程客栈函数可以帮助我们把计算‘降维'(三维变成二维,二维变一维)。

    我们思考一下计算圆形和方形的面积

    相信大家闭着眼都能写出下面两个函数:

    #!/usr/bin/env python
    # -*- coding: utf-8 -*-
    # @Time : 2021/10/24 11:39 下午
    # @Author : LeiXueWei
    # @CSDN/Juejin/Wechat: 雷学委
    # @XueWeiTag: CodingDemo
    # @File : func_demo2.py
    # @Project : hello
    import math
    def circle_area(r):
        return math.pi * r * r
    def rectangle_area(a, b):
        return a * b
    

    这是圆形面积的数学公式:

    f ( r ) = ∗ r 2

    这是矩形面积的数学公式:

    f ( a , b ) = a ∗ b

    我们看到这里有的有1个参数的,有的有两个的怎么变成高阶函数?

    读者可以思考一会。

    下面是代码:

    #!/usr/bin/env python
    # -*- coding: utf-8 -*-
    # @Time : 2021/10/24 11:39 下午
    # @Author : LeiXueWei
    # @CSDN/Juejin/Wechat: 雷学委
    # @XueWeiTag: CodingDemo
    # @File : func_demo2.py
    # @Project : hello
    import math
    def circle_area(r):
        return math.pi * r * r
    def rectangle_area(a, b):
        return a * b
    def area(x, linear, factor):
        return x * linear(x, factor)
    def relation(x, factor):
        return x * factor
    a = 10
    b = 20
    print("长方形面积:", rectangle_area(a, b))
    print("圆形面积:", circle_area(a))
    print("长方形面积:", area(a, relation, factor=b / a))
    print("圆形面积:", area(a, relation, factor=math.pi))
    

    结果如下图:

    详解Python中的普通函数和高阶函数

    这只是一种解法。

    从代码可以看到,我们把圆形和矩形都看作某一个参照物(半径/一条边)的平方,再成乘以一个系数。

    下面,我们把正方形面积计算加上:

    #!/usr/bin/env python
    # -*- coding: utf-8 -*-
    # @Time : 2021/10/24 11:39 下午
    # @Author : LeiXueWei
    # @CSDN/Juejin/Wehttp://www.cppcns.comchat: 雷学委
    # @XueWeiTag: CodingDemo
    # @File : func_demo2.py
    # @Project : hello
    import math
    def circle_area(r):
        return math.pi * r * r
    def square_area(a):
        return a * a
    def rectangle_area(a, b):
        return a * b
    def area(x, linear, factor):
        return x * linear(x, factor)
    def relation(x, factor):
        return x * factor
    a = 10
    b = 20gtvhq
    print("长方形面积:", rectangle_area(a, b))
    print("正方形面积:", square_area(a))
    print("圆形面积:", circle_area(a))
    print("长方形面积:", area(a, relation, factor=b / a))
    print("正方形面积:", area(a, relation, factor=1))
    print("圆形面积:", area(a, relation, factor=math.pi))
    

    上面的代码执行结果如下:

    详解Python中的普通函数和高阶函数

    这就是高阶函数的神奇之处,我们从正方形的角度思考。

    只用一个area函数和relation函数,这两个函数都不必修改,只需要给一个factor(经验因子),就能快速计算它的面积。

    为何高阶函数能够降低维度

    从上面距离的计算面积的函数,我们可以看到计算圆形和长方形,都能看成一个一维函数。

    然后以正方形面积为参照物,快速估算出圆形和方形的面积。

    当然上面的计算圆形面积采用了半径,还不够直观,读者可以自行改为直径,这样factor = math.pi / 4编程客栈。

    这样在感受上会更贴切。

    总结

    除了上面介绍的函数,参数,高阶函数。我们还可以使用lambda函数:

    lambda  参数1, 参数2,。。。,第n个参数 : 计算表达式
    

    上面的函数relation函数可以省略不写,最后调用改为:

    print("长方形面积:", area(a, lambda x, f: x * f, factor=b / a))
    print("正方形面积:", area(a, lambda x, f: x * f, factor=1))
    print("圆形面积:", area(a, lambda x, f: x * f, factor=math.pi))
    

    本篇文章就到这里了,希望能够给你带来帮助,也希望您能够多多关注我们的更多内容!

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