Python 简明教程

Python - Higher Order Functions

Python 中的高阶函数允许你操作函数，以提高代码的灵活性和可重用性。你可以使用嵌套范围或可调用对象来创建高阶函数。

此外， functools 模块提供了与高阶函数一起使用的实用程序，使其更容易创建装饰器和其他函数操作构造。本教程将探讨 Python 中高阶函数的概念，并演示如何创建它们。

What is a Higher-Order Function?

高阶函数是一种函数，它或者将一个或多个函数作为参数，或者将函数作为其结果返回。下面你可以观察到 Python 中高阶函数的一些属性： −

  1. 一个函数可以存储在一个变量中。

  2. 一个函数可以作为参数传递给另一个函数。

  3. 高阶函数可以以列表、哈希表等的格式存储。

  4. 函数可以从函数返回。

要使用 Python 创建高阶函数，你可以使用嵌套范围或可调用对象。下面我们将简要讨论它们。

Creating Higher Order Function with Nested Scopes

在 Python 中定义高阶函数的一种方法是使用嵌套范围。这涉及在另一个函数内定义一个函数并返回内层函数。

Example

我们观察一下以下创建 Python 高阶函数的示例。在这个示例中， multiplier 函数需要一个参数 a，并返回另一个函数 multiply，用于计算值 a * b

def multiplier(a):
   # Nested function with second number
   def multiply(b):
      # Multiplication of two numbers
      return a * b
   return multiply

# Assigning nested multiply function to a variable
multiply_second_number = multiplier(5)
# Using variable as high order function
Result = multiply_second_number(10)
# Printing result
print("Multiplication of Two numbers is: ", Result)

Output

通过执行以上的程序，你会得到以下结果：

Multiplication of Two numbers is:  50

Creating Higher-Order Functions with Callable Objects

创建高阶函数的另一种方法是使用可调用对象。这涉及定义一个具有 call 方法的类。

Example

以下是创建高阶函数的另一种方法，即使用可调用对象。

class Multiplier:
   def __init__(self, factor):
      self.factor = factor

   def __call__(self, x):
      return self.factor * x

# Create an instance of the Multiplier class
multiply_second_number = Multiplier(2)

# Call the  Multiplier object to computes factor * x
Result = multiply_second_number(100)

# Printing result
print("Multiplication of Two numbers is: ", Result)

Output

通过执行以上的程序，你会得到以下结果：

Multiplication of Two numbers is:  200

Higher-order functions with the 'functools' Module

functools 模块提供对其他函数执行操作或返回其他函数的高阶函数。任何可调用对象都可以视为本模块的一个函数。

Working with Higher-order functions using the wraps()

在这个示例中， my_decorator 是一个高阶函数，它使用 functools.wraps() 函数修改 invite 函数的行为。

import functools

def my_decorator(f):
   @functools.wraps(f)
   def wrapper(*args, **kwargs):
      print("Calling", f.__name__)
      return f(*args, **kwargs)
   return wrapper

@my_decorator
def invite(name):
   print(f"Welcome to, {name}!")

invite("Tutorialspoint")

Output

通过执行以上的程序，你会得到以下结果：

Calling invite
Welcome to, Tutorialspoint!

Working with Higher-order functions using the partial()

functools 模块的 partial() 函数用于创建一个可调用的“部分”对象。这个对象本身的行为像一个函数。 partial() 函数接收另一个函数作为参数，并冻结函数部分参数，从而产生一个具有简化签名的新对象。

Example

在下面的示例中，用户定义的函数 myfunction() 用作部分函数的参数，方法是在原始函数的参数之一上设置默认值。

import functools
def myfunction(a,b):
   return a*b

partfunction = functools.partial(myfunction,b = 10)
print(partfunction(10))

Output

通过执行以上的程序，你会得到以下结果：

100

Working with Higher-order functions using the reduce()

与上述方法类似， functools 模块提供了 reduce() 函数，该函数接收两个参数，即函数和可迭代对象。并且，它返回一个单一的值。参数函数累积应用于列表中的两个参数，从左到右。函数在第一次调用中的结果成为第一个参数，列表中的第三个项成为第二个参数。如此重复，直至用完列表中项。

Example

import functools
def mult(x,y):
   return x*y

# Define a number to calculate factorial
n = 4
num = functools.reduce(mult, range(1, n+1))
print (f'Factorial of {n}: ',num)

Output

通过执行以上的程序，你会得到以下结果：

Factorial of 4:  24