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详尽 Python 函数式编程技术

更新时间：2023-06-27

前言

函数式编程是一种编程范式，它强调使用纯函数来编写程序，强调数据的不可变性和无副作用。Python作为一种多范式的编程语言，也支持函数式编程风格。本文将详尽介绍Python中的函数式编程技术。

1. 函数作为一等公民

在函数式编程中，函数被视为一等公民，可以像其他值一样被赋值给变量、传递给其他函数或作为返回值。Python的函数也是一等公民，可以将函数赋值给变量，将函数作为参数传递给其他函数，以及将函数作为其他函数的返回值。

def say_hello():
    return "Hello"

greet = say_hello
print(greet())  # 输出 "Hello"

def greet_with_hello(func):
    return func() + ", world!"

print(greet_with_hello(greet))  # 输出 "Hello, world!"

2. 高阶函数

高阶函数是指以函数作为参数或返回值的函数。在函数式编程中，高阶函数常常用于处理集合、过滤数据、转换数据等操作。Python提供了一些内置的高阶函数，如map()、filter()和reduce()。

# 使用 map() 将列表中的每个元素转换为大写
names = ["alice", "bob", "charlie"]
upper_names = list(map(str.upper, names))
print(upper_names)  # 输出 ["ALICE", "BOB", "CHARLIE"]

# 使用 filter() 过滤列表中的偶数
numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
even_numbers = list(filter(lambda x: x % 2 == 0, numbers))
print(even_numbers)  # 输出 [2, 4, 6]

# 使用 reduce() 求列表中所有元素的乘积
from functools import reduce
numbers = [1, 2, 3, 4]
product = reduce(lambda x, y: x * y, numbers)
print(product)  # 输出 24

3. 闭包

闭包是指一个函数（或方法）包含对其非全局变量的引用，即使在该函数外部调用时，也能访问到这些非全局变量。闭包在函数式编程中被广泛使用，用于封装数据和行为。

def outer_function(x):
    def inner_function(y):
        return x + y
    return inner_function

add_5 = outer_function(5)
print(add_5(3))  # 输出 8
print(add_5(7))  # 输出 12

4. 不可变性和无副作用

函数式编程强调数据的不可变性和无副作用。不可变性意味着数据的值一旦确定，就不能再被修改，只能通过创建新的数据来进行处理。无副作用意味着函数在执行过程中不会对系统造成任何影响，仅仅是对传入的参数进行计算，并返回新的值。

# 使用不可变的元组来存储坐标
point = (3, 4)

# 创建新的元组来表示平移后的坐标
translated_point = (point[0] + 2, point[1] + 2)
print(translated_point)  # 输出 (5, 6)

通过使用函数作为一等公民、高阶函数、闭包以及遵循不可变性和无副作用的原则，你可以使用函数式编程技术来编写更模块化、可复用和易于测试的代码。

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