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# map/reduce Python内建了`map()`和`reduce()`函数。 如果你读过Google的那篇大名鼎鼎的论文“[MapReduce: Simplified Data Processing on Large Clusters](http://research.google.com/archive/mapreduce.html)”,你就能大概明白map/reduce的概念。 我们先看map。`map()`函数接收两个参数,一个是函数,一个是`Iterable`,`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`Iterator`返回。 举例说明,比如我们有一个函数f(x)=x<sup>2</sup>,要把这个函数作用在一个list `[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]`上,就可以用`map()`实现如下: ![map](https://box.kancloud.cn/2016-01-15_56988a24e36ff.png) 现在,我们用Python代码实现: ``` >>> def f(x): ... return x * x ... >>> r = map(f, [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]) >>> list(r) [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81] ``` `map()`传入的第一个参数是`f`,即函数对象本身。由于结果`r`是一个`Iterator`,`Iterator`是惰性序列,因此通过`list()`函数让它把整个序列都计算出来并返回一个list。 你可能会想,不需要`map()`函数,写一个循环,也可以计算出结果: ``` L = [] for n in [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]: L.append(f(n)) print(L) ``` 的确可以,但是,从上面的循环代码,能一眼看明白“把f(x)作用在list的每一个元素并把结果生成一个新的list”吗? 所以,`map()`作为高阶函数,事实上它把运算规则抽象了,因此,我们不但可以计算简单的f(x)=x<sup>2</sup>,还可以计算任意复杂的函数,比如,把这个list所有数字转为字符串: ``` >>> list(map(str, [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9])) ['1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9'] ``` 只需要一行代码。 再看`reduce`的用法。`reduce`把一个函数作用在一个序列`[x1, x2, x3, ...]`上,这个函数必须接收两个参数,`reduce`把结果继续和序列的下一个元素做累积计算,其效果就是: ``` reduce(f, [x1, x2, x3, x4]) = f(f(f(x1, x2), x3), x4) ``` 比方说对一个序列求和,就可以用`reduce`实现: ``` >>> from functools import reduce >>> def add(x, y): ... return x + y ... >>> reduce(add, [1, 3, 5, 7, 9]) 25 ``` 当然求和运算可以直接用Python内建函数`sum()`,没必要动用`reduce`。 但是如果要把序列`[1, 3, 5, 7, 9]`变换成整数`13579`,`reduce`就可以派上用场: ``` >>> from functools import reduce >>> def fn(x, y): ... return x * 10 + y ... >>> reduce(fn, [1, 3, 5, 7, 9]) 13579 ``` 这个例子本身没多大用处,但是,如果考虑到字符串`str`也是一个序列,对上面的例子稍加改动,配合`map()`,我们就可以写出把`str`转换为`int`的函数: ``` >>> from functools import reduce >>> def fn(x, y): ... return x * 10 + y ... >>> def char2num(s): ... return {'0': 0, '1': 1, '2': 2, '3': 3, '4': 4, '5': 5, '6': 6, '7': 7, '8': 8, '9': 9}[s] ... >>> reduce(fn, map(char2num, '13579')) 13579 ``` 整理成一个`str2int`的函数就是: ``` from functools import reduce def str2int(s): def fn(x, y): return x * 10 + y def char2num(s): return {'0': 0, '1': 1, '2': 2, '3': 3, '4': 4, '5': 5, '6': 6, '7': 7, '8': 8, '9': 9}[s] return reduce(fn, map(char2num, s)) ``` 还可以用lambda函数进一步简化成: ``` from functools import reduce def char2num(s): return {'0': 0, '1': 1, '2': 2, '3': 3, '4': 4, '5': 5, '6': 6, '7': 7, '8': 8, '9': 9}[s] def str2int(s): return reduce(lambda x, y: x * 10 + y, map(char2num, s)) ``` 也就是说,假设Python没有提供`int()`函数,你完全可以自己写一个把字符串转化为整数的函数,而且只需要几行代码! lambda函数的用法在后面介绍。 ## 练习 利用`map()`函数,把用户输入的不规范的英文名字,变为首字母大写,其他小写的规范名字。输入:`['adam', 'LISA', 'barT']`,输出:`['Adam', 'Lisa', 'Bart']`: ``` # -*- coding: utf-8 -*- def normalize(name): pass # 测试: L1 = ['adam', 'LISA', 'barT'] L2 = list(map(normalize, L1)) print(L2) ``` Python提供的`sum()`函数可以接受一个list并求和,请编写一个`prod()`函数,可以接受一个list并利用`reduce()`求积: ``` # -*- coding: utf-8 -*- from functools import reduce def prod(L): pass print('3 * 5 * 7 * 9 =', prod([3, 5, 7, 9])) ``` 利用`map`和`reduce`编写一个`str2float`函数,把字符串`'123.456'`转换成浮点数`123.456`: ``` # -*- coding: utf-8 -*- from functools import reduce def str2float(s): pass print('str2float(\'123.456\') =', str2float('123.456')) ``` ## 参考代码 [do_map.py](https://github.com/michaelliao/learn-python3/blob/master/samples/functional/do_map.py) [do_reduce.py](https://github.com/michaelliao/learn-python3/blob/master/samples/functional/do_reduce.py)