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): return 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:
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 ) = π ∗ 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:
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/Wechat: 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 = 20 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:
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。
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))
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