一文弄懂Python中的Map、Filter和Reduce函數

1. 引言

本文重點介紹Python中的三個特殊函數Map,Filter和Reduce，以及如何使用它們進行代碼程式設計。在開始介紹之前，我們先來了解兩個簡單的概念高階函數和Lambda函數。

閑話少說，我們直接開始吧！

2. 高階函數

把函數作為參數傳入，這樣的函數稱為高階函數，函數式程式設計就是指這種高度抽象的程式設計範式。

舉例如下：

def higher(your_function, some_variable):
    return your_function(some_variable)      

實質上，函數map，filter和reduce均為高階函數，它們的輸入參數為函數和可疊代對象(list,tumple等)，具體形式如下：

map(your_function, your_list)
filter(your_function, your_list)
reduce(your_function, your_list)      

3. Lambda表達式

Lambda 函數類似于普通的 Python 函數，差別在于我們必須為普通函數命名，但對于 lambda 函數，它是可選的。具體文法如下：

lambda inputs: output      

接下來，讓我們看一下幾個普通函數及其 lambda 函數等效實作，如下：

def multiply2(x):           # is the same as
    return x * 2
multiply2 = lambda x: x*2   # lambda function      

另一個例子如下：

def add(a, b):          # is the same as
    return a + b
add = lambda a,b: a+b   # lambda function      

4. Map函數

Map 用于疊代可可疊代對象中的每個元素進行相應的轉換操作。

例如，通過将 ​

​[1，2，3]​

​ 中的每個元素乘以 2，将 ​

​[1，2，3] ​

​變換為 ​

​[2，4，6]​

​。

為此，我們需要一個lambda函數，該函數用于實作将單個元素乘2的操作，如下：

before = [1,2,3]
after = list(map(lambda x:x*2, before))
# after is [2,4,6]      

此外，我們在看下個示例，主要用于将字元串所有字元轉換為大寫形式。如下：

before = ["apple", "orange", "pear"]
after = list(map(lambda x:x.upper(), before))
# after is ["APPLE", "ORANGE", "PEAR"]      

需要注意的是，雖然上述 lambda 函數中使用變量 x，但隻要它是有效的變量名稱，我們可以更換為任何我們想要取的變量名稱。

5. Filter函數

過濾器用于可疊代，以僅保留滿足特定條件的某些元素。例如，僅将奇數保留在 [1，2，3，4，5，6] 内并得到 [1，3，5]。在這裡，我們需要一個lambda函數，它接受一個數字，如果數字是奇數，則傳回True，否則傳回False。

函數Filter主要功能為對于根據特定過濾條件來從可疊代對象中的選擇相應的元素。舉例，對于清單​

​[1,2,3,4,5,6]​

​，如果我們想要過濾得到其中的奇數數元素。我們可以實作一個lambda函數，當參數為奇數時為True,否則為False。

代碼如下：

before = [1,2,3,4,5,6]
after = list(filter(lambda x:x%2==1, before))
# after is [1,3,5]      

在舉個栗子，實作隻保留字元串長度大于等于5的，即将清單​

​[“apple”，“orange”，“pear”]​

​轉換為​

​[“apple”，“orange”]​

​。此時我們可以實作一個lambda函數，接收一個字元串，如果該字元串的長度大于等于5，則傳回True，否則為False。

代碼如下：

before = ["apple", "orange", "pear"]
after = list(filter(lambda x:len(x)>=5, before))
# after is ["apple", "orange"]      

6. Reduce函數

函數Reduce主要用于以某種方式來組合可疊代對象中的所有元素。

與函數​

​map​

​和​

​filter​

​不同，我們需要單獨引入​

​ reduce​

​,如下所示：

from functools import reduce      

此外，reduce中使用的lambda函數需要兩個參數，它主要用于告訴我們如何将兩個元素組合成起來。舉個栗子，假如我們需要将清單​

​[1,2,3,4,5]​

​中的所有元素進行相乘得到數字​

​120​

​，這裡我們需要實作的lambda函數就是接收兩個數字，并将他們相乘。

代碼示例如下：

from functools import reduce
before = [1,2,3,4,5]
after = reduce(lambda a,b: a*b, before)
# after is 120      

另外一個例子，如果我們需要使用​

​-​

​來将字元串連接配接起來。具體為将清單​

​["apple", "orange", "pear"]​

​變成​

​"apple-orange-pear"​

​。這裡，我們需要實作一個lambda函數，它接受2個字元串，并将它們用一個​

​-​

​字元相加。

代碼實作如下：

from functools import reduce
before = ["apple", "orange", "pear"]
after = reduce(lambda a,b: a+"-"+b, before)      

7. 總結