20. Python 的 lambda 表达式

在很多资料中，经常会看到这样一句话：“Python 中的函数是第一类对象”。关于这一点，Python 的创始人 Guido 曾提过 “First-class Everything”，他对 Python 的一个发展目标就是所有的对象都是第一类对象。

1. 将函数作为第一类对象

1.1 什么是第一类对象

在前言中所说的第一类对象，其实是指函数作为一个对象，与其它对象具有相同的地位。具体来说，数值可以被赋值给变量、作为参数传递给函数、作为返回值，因为函数和数值具有相同的地位，所以函数也可以被赋值给变量、作为参数传递给函数、作为返回值。

Python 中的常见类型对象包括：

• 数值，例如：123、3.14
• 字符串，例如：“Hello”、“World”
• 布尔值，例如：True、False
• 列表，例如：[1, 2, 3]
• 字典，例如：{‘name’: ‘mybj’, ‘age’: 6}

可以在如下场合中处理这些对象，包括：

1.1.1 将对象赋值给变量

可以将数值、字符串、列表、字典类型的对象赋值给变量，例如：

number = 123
string = "hello"
list = [1, 2, 3]
dict = {'name': 'mybj', 'age': 6}

1.1.2 将对象作为参数传递

可以将数值、字符串、列表、字典类型的对象作为参数传递给函数，例如：

print(123)
print("hello")
print([1, 2, 3])
print({'name': 'mybj', 'age': 6})

1.1.3 将对象用作返回值

可以将数值、字符串、列表、字典类型的对象作为函数的返回值，例如：

def return_number():
    return 123

def return_string():
    return "hello"

def return_list():
    return [1, 2, 3]    

def return_dict():    
    return {'name': 'mybj', 'age': 6}

1.2 将函数作为第一类对象

将函数作为第一类对象，函数具有和数值、字符串、列表、字典等类型的对象具有相同的地位，因此：

1.2.1 可以将函数赋值给变量

def max(a, b):
    if a > b:
        return a
    else:
        return b

var = max
print('max = %d' % var(1, 2))

• 在第 1 行，定义函数 max
• 在第 7 行，将函数 max 作为值赋予变量 var
• 在第 8 行，变量 var 的类型是函数，因此可以进行函数调用

程序的输出结果如下：

max = 2

1.2.2 可以将函数作为参数传递

def func():
    print('Inside func')

def pass_func(data):   
    print('Inside pass_func')
    data()

pass_func(func)    

• 在第 1 行，定义函数 func
• 在第 4 行，定义函数 pass_func，函数 pass_func 的参数 data 的类型是函数
• 在第 6 行，调用函数 data ()，data 的类型是函数，因此可以进行函数调用
• 在第 8 行，将函数 func 作为参数传递给函数 pass_func

程序的输出结果如下：

Inside pass_func
Inside func

1.2.3 可以将函数作为返回值

def func():
    print('Inside func')

def return_func():   
    print('Inside return_func')
    return func

var = return_func() 
var()

• 在第 1 行，定义函数 func
• 在第 4 行，定义函数 return_func，函数 return_func 返回一个函数类型的对象
• 在第 6 行，将函数 func 作为值返回
• 在第 8 行，调用 return_func ()，将函数的返回值保存到变量 var
• 在第 9 行，变量 var 的类型是函数，因此可以进行函数调用

程序的输出结果如下：

Inside return_func
Inside func

2. 将函数作为第一类对象的意义

将函数作为第一类对象，是一种重要的抽象机制，极大的提升了程序的灵活性。通过一个例子进行说明。假设需要完成这样的任务：

• 存在一个列表 [1, -1, 2, -2, 3, -3]
• 打印输出列表中的正数
• 打印输出列表中的负数

我们使用两种方法实现：

• 包含重复性代码的解决方法
• 将函数作为参数传递

2.1 包含重复性代码的解决方法

list = [1, -1, 2, -2, 3, -3]

def print_positive(list):
    for item in list:
        if item > 0:
            print(item)

def print_negative(list):
    for item in list:
        if item < 0:
            print(item)

print_positive(list)
print_negative(list)

• 在第 3 行，定义了函数 print_positive，该函数打印 list 中的正数
• 在第 8 行，定义了函数 print_negative，该函数打印 list 中的负数
• 对比函数 print_positive 和函数 print_negative，两者的相似度很高
  • 代码的结构完全相同
  • 遍历 list 时，两者的选择条件不一样，print_positive 使用 item > 0 的条件选择，print_negative 使用 item < 0 的条件选择

程序的输出结果如下：

1
2
3
-1
-2
-3

2.2 将函数作为参数传递

list = [1, -1, 2, -2, 3, -3]

def select_positive(x):
    return x > 0

def select_negative(x):
    return x < 0

def select(list, select_function):
    for item in list:
        if select_function(item):
            print(item)

select(list, select_positive)
select(list, select_negative)

• 在第 3 行，定义了函数 select_postive，如果参数 > 0，则返回真
• 在第 6 行，定义了函数 select_negative，如果参数 < 0，则返回真
• 在第 9 行，定义了函数 select，包含两个参数，第 1 个参数是列表，第 2 个参数的类型是函数
  • 在第 10 行，遍历列表 list
  • 在第 11 行，参数 selct_function 是一个函数，用于选择是否选中当前正在遍历的数值
• 在第 14 行，将函数 select_positive 作为参数传递给函数 select，函数打印列表中的正数
• 在第 15 行，将函数 select_negative 作为参数传递给函数 select，函数打印列表中的负数

程序的输出结果如下：

1
2
3
-1
-2
-3

3. 匿名函数 lambda

3.1 lambda 表达式的定义

在传入函数时，有些时候，不需要显式地定义函数，直接传入匿名函数更方便。Python 提供了 lambda 表达式对匿名函数提供了有限支持，lambda 表达式的语法如下：

lambda args: expression

使用 lambda 表达式定义一个函数，函数判断输入参数是否大于 0，如下所示：

lambda x: x > 0

该函数等价于函数 select_positive，如下所示：

def select_positive(x):
    return x > 0

函数 select_positive 与 lambda 表达式的功能相同，函数 select_positive 具有函数名称，lambda 表达式没有函数名，因此 lambda 表达式又被称为匿名函数。

3.2 使用 lambda 表达式重写程序

在前面的小节中，将函数作为参数，编写程序实现打印正数和负数。下面使用 lambda 表达式重写这个程序:

list = [1, -1, 2, -2, 3, -3]

def select(list, select_function):
    for item in list:
        if select_function(item):
            print(item)

select(list, lambda item: item > 0)
select(list, lambda item: item < 0)

• 在第 3 行，定义了函数 select，它与前面的小节定义的函数完全相同
  • 在第 4 行，遍历列表 list
  • 在第 5 行，参数 selct_function 是一个函数，用于选择是否选中当前正在遍历的数值
• 在第 8 行，定义了 lambda 表达式
  • lambda 表达式判断输入参数是否为正数
  • 将 lambad 表达式作为参数传递给函数 select，函数打印列表中的正数
• 在第 9 行，定义了 lambda 表达式
  • lambda 表达式判断输入参数是否为负数
  • 将 lambad 表达式作为参数传递给函数 select，函数打印列表中的负数

程序输出结果如下：

1
2
3
-1
-2
-3

3.3 map 函数

使用 Python 内置的 map 函数时，通常会用到 lambda 表达式。map 函数的原型如下：

map(function, list)

map 函数接收两个参数 function 和 list，function 是一个函数，list 是一个可以被遍历的序列，map 将传入的函数依次作用到序列的每个元素，并把结果作为新的序列返回。map 函数的工作原理图如下：

• 图的左边是一个序列 list，包含 3 个元素 1、2、3
• 调用函数 map 时，需要提供一个函数 y = f (x)，函数 f 将输入 x 映射为输出 y
• 将函数 f 对图的左边的序列中的每个元素依次作用，得到图的右边的序列
• 图的右边是一个序列 list，包含 3 个元素 f (1)、f (2)、f (3)

list = [1, 2, 3]

list2 = map(lambda x: x * 2, list)
for item in list2:
    print(item)

list10 = map(lambda x: x + 10, list)
for item in list10:
    print(item)

• 在第 1 行，定义原始序列 list
• 在第 3 行，定义 lambda 函数，作用于 list 中的每个元素，将每个元素乘以 2，生成一个新序列 list2
• 在第 4 行，打印输出新序列 list2
• 在第 7 行，定义 lambda 函数，作用于 list 中的每个元素，将每个元素加上 10，生成一个新序列 list10
• 在第 8 行，打印输出新序列 list10

程序输出结果如下：

2
4
6
11
12
13

4. 小结

Python 对 lambda 函数 的支持有限。当我们在编写程序的时候如果代码只是用一次，并不会复用的时候 lambda 函数是一个非常好的选择。

以上关于20. Python 的 lambda 表达式的文章就介绍到这了，更多相关内容请搜索码云笔记以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持码云笔记。