【Python基础知识】Python高阶函数

高阶函数是指接收函数为参数，或者将函数作为结果返回的函数。

(1)sorted()函数

sorted()函数用于对可迭代对象进行排序。除此之外，sorted()函数是高阶函数，可以传递给sorted()函数一个自定义的函数作为参数，这个参数的名字是key，必须以关键字参数的形式传递。sorted()函数要比较的每个值都会传入key指定名称的函数内，并根据该函数的返回值进行比较，以实现按自定义的排序方式进行排序。

例如，下面的列表中包含了一些代表动物的字符串，将它们进行排列：

1. >>> animals = ['panda', 'lion', 'tiger', 'fox', 'elephant'] 
2. >>> sorted(animals)   # 未指定key参数 
3. ['elephant', 'fox', 'lion', 'panda', 'tiger'] 
4. >>> sorted(animals, key=len)   # 指定key参数的值为len 
5. ['fox', 'lion', 'panda', 'tiger', 'elephant'] 

在未指定key参数的情况下，列表按照字典顺序排序。在指定key参数的值为len的情况下，列表按照字符串的长度排序(len()函数)，animals列表中的每个字符串都“输入”len()函数，再将字符串的长度作为返回值“输出”，如'fox'的长度为3，数值最小，故排在第一位，'elephant'长度为8，数值最大，故排在最后一位。注意，此处len()函数没有括号，是将函数名作为参数，如果加上括号，那么是调用函数。

再举另外一个示例，字符串的lower()方法是将字母变成小写字母，同样也可以使用str.lower()将lower()方法作为函数使用，下面两种方式是等价的：

1. >>> 'P'.lower() 
2. 'p' 
3. >>> str.lower('P') 
4. 'p' 

知道这个知识后，就能将str.lower()函数用在字符串排序中了。下面的示例中，将含有字母的列表排序：

1. >>> letters = ['a', 'Y', 'z', 'B'] 
2. >>> sorted(letters)   # 未指定排序方式，按默认方式排序，大写字母总在小写字母前面 
3. ['B', 'Y', 'a', 'z'] 
4. >>> letters = ['a', 'Y', 'z', 'B']  
5. >>> sorted(letters, key=str.lower)   # 将所有字母全部变为小写字母再排序 
6. ['a', 'B', 'Y', 'z'] 

除了使用内建函数之外，当然也可以使用自定义的函数来指定排序规则。仍然使用前面的animals列表，这次将'panda'排在第一位，剩下的动物依旧按照字符串的长度排序。

1. >>> animals = ['panda', 'lion', 'tiger', 'fox', 'elephant'] 
2. >>> def panda_first(animal): 
3. ...     if animal == 'panda':   # 如果是'panda'，返回0，使其排在第一位 
4. ...         return 0 
5. ...     else:   # 如果是其他动物，那么返回它的长度 
6. ...         return len(animal) 
7. ...  
8. >>> sorted(animals, key=panda_first)   
9. ['panda', 'fox', 'lion', 'tiger', 'elephant'] 

然而，通常为了给key参数提供一个值而编写一个普通函数是不太值得的，往往使用匿名函数即可：

1. >>> animals = ['panda', 'lion', 'tiger', 'fox', 'elephant'] 
2. >>> sorted(animals, key=lambda animal: 0 if animal == 'panda' else len(animal)) 
3. ['panda', 'fox', 'lion', 'tiger', 'elephant'] 

这个匿名函数看起来有些复杂，它的参数是animal，表达式是一个三目表达式：如果animal的值是'panda'，返回0，否则返回animal的长度。使用匿名函数可以在一行内方便地将列表排列成指定顺序。

使用sorted()函数和匿名函数还可以用来给字典排序。例如，将下面的水果字典(将字典的值想象为水果数量)按照水果数量从大到小的顺序排序：

1. >>> fruits = {'apple': 10, 'banana': 42, 'orange': 5, 'mango': 18} 
2. >>> sorted(fruits.items(), key=lambda item: item[1])   #比较字典的第2项 
3. [('orange', 5), ('apple', 10), ('mango', 18), ('banana', 42)] 

由于sorted()函数只能对可迭代对象进行排序，而字典的items()方法返回的值可以迭代，因此，可以使用items()方法进行迭代。

(2)max()函数和min()函数

max()函数和min()函数也是高阶函数，与sorted()函数的相似之处在于，它们也要经过比较才能返回值(可以理解为sorted()排序后的最大值和最小值)。max()函数和min()函数也有key参数，作用机制与sorted()函数一致。

例如，下面的字典中存储着各个同学的分数，使用max()找到分数最高的同学：

1. >>> grade = {'小明': 72, '梅梅': 81, '丽丽': 58} 
2. >>> max(grade.items(), key=lambda item: item[1]) 
3. ('梅梅', 81) 

假设老师给小明加了10分，那么需要改动匿名函数：

1. >>> grade = {'小明': 72, '梅梅': 81, '丽丽': 58} 
2. >>> max(grade.items(), key=lambda item: item[1] + 10 if item[0] == '小明' else item[1]) 
3. ('小明', 72) 

min()函数与max()函数是相似的，只是min()函数返回的是最小值：

1. >>> numbers = [15, 400, 2800, 821, 42, 1000, 99] 
2. >>> min(numbers) 
3. 15 

下面将用自定义的函数作为key参数的值，这个参数返回一个数字各个位相加的和(由于这个函数稍微有些复杂，因此，建议使用def关键字定义函数)：

1. >>> def sum_digit(num): 
2. ...     sum = 0  
3. ...     while num: 
4. ...         sum += num % 10 
5. ...         num = num // 10 
6. ...     return sum 
7. >>> # 下面简单测试一下这个函数的正确性 
8. >>> sum_digit(46)  # 4和6相加为10 
9. 10 
10. >>> sum_digit(99)  # 9和9相加为18 
11. 18 
12. >>> sum_digit(1000) # 1和0相加为1 
13. 1 
14. >>> # 下面使用这个函数作为key参数的值 
15. >>> numbers = [15, 400, 2800, 821, 42, 1000, 99] 
16. >>> min(numbers, key=sum_digit) 
17. 1000