Python 函数4

递归

如果用上面的做递归的定义,总感觉有点调侃,来个严肃的(选自维基百科):

递归(英语:Recursion),又译为递回,在数学与计算机科学中,是指在函数的定义中使用函数自身的方法。

根据斐波那契数列的定义,可以直接写成这样的斐波那契数列递归函数。

#!/usr/bin/env python
# coding=utf-8

def fib(n):
    """
    This is Fibonacci by Recursion.
    """
    if n==0:
        return 0
    elif n==1:
        return 1
    else:
        return fib(n-1) + fib(n-2)

if __name__ == "__main__":
    f = fib(10)
    print f

fib(n-1) + fib(n-2)就是又调用了这个函数自己,实现递归。为了明确递归的过程,下面走一个计算过程(考虑到次数不能太多,就让n=3)

1. n=3,fib(3),自然要走return fib(3-1) + fib(3-2)分支
2. 先看fib(3-1),即fib(2),也要走else分支,于是计算fib(2-1) + fib(2-2)
3. fib(2-1)即fib(1),在函数中就要走elif分支,返回1,即fib(2-1)=1。同理,容易得到fib(2-2)=0。将这两个值返回到上面一步。得到fib(3-1)=1+0=1
4. 再计算fib(3-2),就简单了一些,返回的值是1,即fib(3-2)=1
5. 最后计算第一步中的结果:fib(3-1) + fib(3-2) = 1 + 1 = 2,将计算结果2作为返回值

从而得到fib(3)的结果是2。

从上面的过程中可以看出,每个递归的过程,都是向着最初的已知条件a0=0,a1=1方向挺近一步,直到通过这个最底层的条件得到结果,然后再一层一层向上回馈计算机结果。

其实,上面的代码有一个问题。因为a0=0,a1=1是已知的了,不需要每次都判断一边。所以,还可以优化一下。优化的基本方案就是初始化最初的两个值。

#!/usr/bin/env python
# coding=utf-8

"""
the better Fibonacci
"""
meno = {0:0, 1:1}    #初始化

def fib(n):
    if not n in meno:    #如果不在初始化范围内
        meno[n] = fib(n-1) + fib(n-2)
    return meno[n]

if __name__ == "__main__":
    f = fib(10)
    print f

#运行结果
$ python 20402.py 
55

几个特殊的函数

filtermapreducelambdayield

lambda

例子:讲list中每个数字增加3,并输出到新的list

>>> def add(x):     #定义一个函数,将输入的变量增加3,然后返回增加之后的值
...     x += 3
...     return x
... 
>>> numbers = range(10)
>>> numbers
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]  #有这样一个list,想让每个数字增加3,然后输出到一个新的list中

>>> new_numbers = []
>>> for i in numbers:
...     new_numbers.append(add(i))  #调用add()函数,并append到list中
... 
>>> new_numbers
[3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12]

在这个例子中,add()只是一个中间操作。当然,上面的例子完全可以用别的方式实现。比如:

>>> numbers = range(10)
>>> new_numbers = [ i+3 for i in numbers ]
>>> new_numbers
[3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12]

使用lambda实现,如下:

# 简单的例子
>>> lam = lambda x:x+3
>>> lam(1)
4
>>> lam(2)
5
>>> lam = lambda x:x*3
>>> lam(2)
6
>>> lam = lambda x,y:x*y
>>> lam(2,3)
6

# 实现上述方法:
>>> numbers = range(10)
>>> lam = lambda x:x+3
>>> n2 = []
>>> for i in numbers:
...     n2.append(lam(i))
... 
>>> n2
[3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12]

通过上面例子,总结一下lambda函数的使用方法:

  • 在lambda后面直接跟变量
  • 变量后面是冒号
  • 冒号后面是表达式,表达式计算结果就是本函数的返回值
lambda arg1, arg2, ...argN : expression using arguments

要特别提醒看官:虽然lambda 函数可以接收任意多个参数 (包括可选参数) 并且返回单个表达式的值,但是lambda 函数不能包含命令,包含的表达式不能超过一个。不要试图向 lambda 函数中塞入太多的东西;如果你需要更复杂的东西,应该定义一个普通函数,然后想让它多长就多长。

就lambda而言,它并没有给程序带来性能上的提升,它带来的是代码的简洁。比如,要打印一个list,里面依次是某个数字的1次方,二次方,三次方,四次方。用lambda可以这样做:

>>> lamb = [ lambda x:x,lambda x:x**2,lambda x:x**3,lambda x:x**4 ]
>>> for i in lamb:
...     print i(3),
... 
3 9 27 81   

map

map()是python的一个内置函数,它的基本样式是:

map(func,seq)

func是一个函数,seq是一个序列对象。在执行的时候,序列对象中的每个元素,按照从左到右的顺序,依次被取出来,并塞入到func那个函数里面,并将func的返回值依次存到一个list中。

>>> items = [1,2,3,4,5]
>>> squared = []
>>> for i in items:
...     squared.append(i**2)
... 
>>> squared
[1, 4, 9, 16, 25]

>>> def sqr(x): return x**2
... 
>>> map(sqr,items)
[1, 4, 9, 16, 25]

>>> map(lambda x: x**2, items)
[1, 4, 9, 16, 25]

>>> [ x**2 for x in items ]     #这个我最喜欢了,一般情况下速度足够快,而且可读性强
[1, 4, 9, 16, 25]

理解要点:

  • 对iterable中的每个元素,依次应用function的方法(函数)(这本质上就是一个for循环)。
  • 将所有结果返回一个list。
  • 如果参数很多,则对那些参数并行执行function。

例如:

>>> lst1 = [1,2,3,4,5]
>>> lst2 = [6,7,8,9,0]
>>> map(lambda x,y: x+y, lst1,lst2)     #将两个列表中的对应项加起来,并返回一个结果列表
[7, 9, 11, 13, 5]

请看官注意了,上面这个例子如果用for循环来写,还不是很难,如果扩展一下,下面的例子用for来改写,就要小心了:

>>> lst1 = [1,2,3,4,5]
>>> lst2 = [6,7,8,9,0]
>>> lst3 = [7,8,9,2,1]
>>> map(lambda x,y,z: x+y+z, lst1,lst2,lst3)
[14, 17, 20, 15, 6]

reduce

>>> reduce(lambda x,y: x+y,[1,2,3,4,5]
15

原来map是上下运算,reduce是横着逐个元素进行运算。

为了锻炼思维,看这么一个问题,有两个list,a = [3,9,8,5,2],b=[1,4,9,2,6],计算:a[0]b[0]+a[1]b[1]+...的结果。

>>> a
[3, 9, 8, 5, 2]
>>> b
[1, 4, 9, 2, 6]

>>> zip(a,b)        #复习一下zip,下面的方法中要用到
[(3, 1), (9, 4), (8, 9), (5, 2), (2, 6)]

>>> sum(x*y for x,y in zip(a,b))    #解析后直接求和
133

>>> new_list = [x*y for x,y in zip(a,b)]    #可以看做是上面方法的分布实施

>>> #这样解析也可以:new_tuple = (x*y for x,y in zip(a,b))
>>> new_list
[3, 36, 72, 10, 12]
>>> sum(new_list)     #或者:sum(new_tuple)
133

>>> reduce(lambda sum,(x,y): sum+x*y,zip(a,b),0)    #这个方法是在耍酷呢吗?
133

>>> from operator import add,mul            #耍酷的方法也不止一个
>>> reduce(add,map(mul,a,b))
133

>>> reduce(lambda x,y: x+y, map(lambda x,y: x*y, a,b))  #map,reduce,lambda都齐全了,更酷吗?
133

filter

通过下面代码体会:

>>> numbers = range(-5,5)
>>> numbers
[-5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4]

>>> filter(lambda x: x>0, numbers) 
[1, 2, 3, 4]

>>> [x for x in numbers if x>0]     #与上面那句等效
[1, 2, 3, 4]

>>> filter(lambda c: c!='i', 'qiwsir')  #能不能对应上面文档说明那句话呢?
'qwsr'                                  #“If iterable is a string or a tuple, the result also has that type;”
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