map()/reduce()

python内建了map()和reduce()函数。

map()函数接收两个参数，一个是函数，一个是Iterable,map将传入的函数依次作用到序列的每个元素，并把结果作为新的Iterable返回。

举例说明，比如我们有一个函数f(x) = x²，要把这个函数作用在一个list[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]上，就可以用map()实现如下：

f(x) = x * x
 
│
│
┌───┬───┬───┬───┼───┬───┬───┬───┐
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▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼
 
[ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ]
 
│ │ │ │ │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │ │
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[ 1 4 9 16 25 36 49 64 81 ]

 

现在，我们用python代码实现：

 

>>> def f(x):
...     return x * x
...
>>> r = map(f, [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9])
>>> list(r)
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

map()传入的第一个参数是f,即函数对象本身。由于结果r是一个Iterator, Iterator是惰性序列，因此通过list()函数让它把整个序列都计算出来并返回一个list。

你可能会想，不用map()函数，写一个循环，也可以计算出结果：

>>> L = []
>>> for n in [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]:
...     L.append(f(n))
...
...
>>> print(L)
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

的确可以，但是从上面的循环代码，能一眼看明白“把f(x)作用在list的每一个元素并把结果生成一个新的list”吗？

所有，map()作为高阶函数，事实上它把运算规则抽象了，因此，我们不但可以计算简单的f(x) = x²，还可以计算任意复杂的函数，比如，把这个list所有数字转换为字符串：

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

只需要一行代码。

再看reduce的用法。reduce把一个函数作用在一个序列[x1, x2, x3, ...]上，这个函数，必须接受两个参数，reduce把结果继续和序列的下一个元素作累积计算，其效果就是：

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

比方说，对一个序列求和，就可以用reduce实现：

>>> from functools import reduce
>>> def add(x, y):
...     return x + y
...
>>> reduce(add, [1, 3, 5, 7, 9])
25

当然求和运算可以直接使用python内建函数sum(),没必要动用reduce。

但是如果要把序列[1, 3, 5, 7, 9]变换成整数13579，reduce就可以派上用场：

>>> from functools import reduce
>>> def fn(x, y):
...     return x * 10 + y
...
>>> reduce(fn, [1, 3, 5, 7, 9])
13579

这个例子没多大用处，但是，如果考虑字符串str也是一个序列，对上面的例子稍微改动，配合map()，我们就可以写出把str转换成int的函数：

>>> from functools import reduce
>>> 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]
...
>>> reduce(fn, map(char2num, '13579'))
13579

整理成一个str2int的函数就是：

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))

还可以用lambda函数进一步简化成：

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))

也就是说，假设python没有提供int()函数，你完全可以自己写一个把字符串转换为整数的函数，而且只需几行代码。