Luồng bản đồ python

Khả năng chứng minh hình thức¶

Một lợi ích về mặt lý thuyết là việc xây dựng một bằng chứng toán học rằng một chương trình chức năng là đúng sẽ dễ dàng hơn.

Trong một thời gian dài, các nhà nghiên cứu đã quan tâm đến việc tìm cách chứng minh các chương trình đúng về mặt toán học. Điều này khác với việc thử nghiệm một chương trình trên nhiều đầu vào và kết luận rằng đầu ra của nó thường đúng hoặc đọc mã nguồn của chương trình và kết luận rằng mã đó có vẻ đúng;

Kỹ thuật được sử dụng để chứng minh chương trình đúng là viết ra các bất biến, thuộc tính của dữ liệu đầu vào và của các biến của chương trình luôn đúng. Đối với mỗi dòng mã, sau đó bạn chỉ ra rằng nếu các bất biến X và Y là đúng trước khi dòng được thực thi, thì các bất biến hơi khác một chút X’ và Y’ là đúng sau khi dòng được thực thi. Điều này tiếp tục cho đến khi bạn kết thúc chương trình, tại thời điểm đó, các bất biến phải khớp với các điều kiện mong muốn trên đầu ra của chương trình

Lập trình chức năng tránh các nhiệm vụ phát sinh vì các nhiệm vụ khó xử lý bằng kỹ thuật này;

Thật không may, việc chứng minh chương trình đúng phần lớn là không thực tế và không liên quan đến phần mềm Python. Ngay cả các chương trình tầm thường cũng yêu cầu bằng chứng dài vài trang; . Ngay cả khi bạn đã viết ra hoặc tạo ra một bằng chứng, thì sẽ có câu hỏi về việc xác minh bằng chứng đó;

Tính mô đun¶

Một lợi ích thiết thực hơn của lập trình hàm là nó buộc bạn phải chia nhỏ vấn đề của mình thành từng phần nhỏ. Kết quả là các chương trình có tính mô-đun hơn. Việc chỉ định và viết một hàm nhỏ thực hiện một việc sẽ dễ dàng hơn so với một hàm lớn thực hiện một phép biến đổi phức tạp. Các hàm nhỏ cũng dễ đọc và dễ kiểm tra lỗi hơn

Dễ gỡ lỗi và thử nghiệm¶

Kiểm tra và gỡ lỗi chương trình kiểu chức năng dễ dàng hơn

Gỡ lỗi được đơn giản hóa vì các chức năng thường nhỏ và được chỉ định rõ ràng. Khi một chương trình không hoạt động, mỗi chức năng là một điểm giao diện nơi bạn có thể kiểm tra xem dữ liệu có chính xác không. Bạn có thể xem các đầu vào và đầu ra trung gian để nhanh chóng cô lập chức năng gây ra lỗi

Kiểm tra dễ dàng hơn vì mỗi chức năng là một chủ đề tiềm năng cho một bài kiểm tra đơn vị. Các chức năng không phụ thuộc vào trạng thái hệ thống cần được sao chép trước khi chạy thử nghiệm;

Khả năng kết hợp¶

Khi bạn làm việc trên một chương trình kiểu hàm, bạn sẽ viết một số hàm với các đầu vào và đầu ra khác nhau. Một số chức năng này chắc chắn sẽ được chuyên biệt hóa cho một ứng dụng cụ thể, nhưng những chức năng khác sẽ hữu ích trong nhiều chương trình khác nhau. Ví dụ, một hàm lấy đường dẫn thư mục và trả về tất cả các tệp XML trong thư mục hoặc một hàm lấy tên tệp và trả về nội dung của nó, có thể được áp dụng cho nhiều tình huống khác nhau

Theo thời gian, bạn sẽ hình thành một thư viện tiện ích cá nhân. Thông thường, bạn sẽ lắp ráp các chương trình mới bằng cách sắp xếp các chức năng hiện có trong một cấu hình mới và viết một số chức năng chuyên biệt cho tác vụ hiện tại

Trình vòng lặp¶

Tôi sẽ bắt đầu bằng cách xem xét một tính năng của ngôn ngữ Python, đây là nền tảng quan trọng để viết các chương trình kiểu chức năng. vòng lặp

Trình vòng lặp là một đối tượng đại diện cho một luồng dữ liệu; . Trình lặp Python phải hỗ trợ một phương thức có tên là

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Hàm

for line in file:
    # do something for each line
    ...

>>> S = {2, 3, 5, 7, 11, 13}
>>> for i in S:
..     print[i]
2
3
5
7
11
13

Bạn có thể thử nghiệm giao diện lặp theo cách thủ công

>>> L = [1, 2, 3]
>>> it = iter[L]
>>> it  

>>> it.__next__[]  # same as next[it]
1
>>> next[it]
2
>>> next[it]
3
>>> next[it]
Traceback [most recent call last]:
  File "", line 1, in 
StopIteration
>>>

Python mong đợi các đối tượng có thể lặp lại trong một số ngữ cảnh khác nhau, quan trọng nhất là câu lệnh

>>> S = {2, 3, 5, 7, 11, 13}
>>> for i in S:
..     print[i]
2
3
5
7
11
13

>>> S = {2, 3, 5, 7, 11, 13}
>>> for i in S:
..     print[i]
2
3
5
7
11
13

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Các trình vòng lặp có thể được cụ thể hóa dưới dạng danh sách hoặc bộ dữ liệu bằng cách sử dụng hàm tạo

>>> S = {2, 3, 5, 7, 11, 13}
>>> for i in S:
..     print[i]
2
3
5
7
11
13

>>> S = {2, 3, 5, 7, 11, 13}
>>> for i in S:
..     print[i]
2
3
5
7
11
13

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Trình tự giải nén cũng hỗ trợ các trình vòng lặp. nếu bạn biết một trình vòng lặp sẽ trả về N phần tử, bạn có thể giải nén chúng thành một N-tuple

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Các hàm tích hợp như

>>> S = {2, 3, 5, 7, 11, 13}
>>> for i in S:
..     print[i]
2
3
5
7
11
13

>>> S = {2, 3, 5, 7, 11, 13}
>>> for i in S:
..     print[i]
2
3
5
7
11
13

>>> S = {2, 3, 5, 7, 11, 13}
>>> for i in S:
..     print[i]
2
3
5
7
11
13

>>> S = {2, 3, 5, 7, 11, 13}
>>> for i in S:
..     print[i]
2
3
5
7
11
13

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Lưu ý rằng bạn chỉ có thể đi tiếp trong một trình vòng lặp; . Các đối tượng iterator có thể tùy chọn cung cấp các khả năng bổ sung này, nhưng giao thức iterator chỉ xác định phương thức

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Biểu thức trình tạo và khả năng hiểu danh sách¶

Hai thao tác phổ biến trên đầu ra của iterator là 1] thực hiện một số thao tác cho mọi phần tử, 2] chọn một tập hợp con các phần tử đáp ứng một số điều kiện. Ví dụ: đưa ra một danh sách các chuỗi, bạn có thể muốn loại bỏ khoảng trắng ở cuối mỗi dòng hoặc trích xuất tất cả các chuỗi chứa một chuỗi con đã cho

Liệt kê khả năng hiểu và biểu thức trình tạo [dạng ngắn. “listcomps” và “genexps”] là một ký hiệu ngắn gọn cho các hoạt động như vậy, mượn từ ngôn ngữ lập trình chức năng Haskell [https. //www. haskell. tổ chức/]. Bạn có thể loại bỏ tất cả khoảng trắng khỏi một luồng chuỗi bằng đoạn mã sau

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Bạn chỉ có thể chọn một số phần tử nhất định bằng cách thêm điều kiện

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Với khả năng hiểu danh sách, bạn lấy lại danh sách Python; . Các biểu thức trình tạo trả về một trình vòng lặp tính toán các giá trị khi cần thiết, không cần cụ thể hóa tất cả các giá trị cùng một lúc. Điều này có nghĩa là khả năng hiểu danh sách không hữu ích nếu bạn đang làm việc với các trình vòng lặp trả về một luồng vô hạn hoặc một lượng dữ liệu rất lớn. Biểu thức trình tạo thích hợp hơn trong những tình huống này

Biểu thức trình tạo được bao quanh bởi dấu ngoặc đơn [“[]”] và cách hiểu danh sách được bao quanh bởi dấu ngoặc vuông [“[]”]. Biểu thức trình tạo có dạng

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Một lần nữa, để hiểu danh sách, chỉ có các dấu ngoặc bên ngoài là khác nhau [dấu ngoặc vuông thay vì dấu ngoặc đơn]

Các phần tử của đầu ra được tạo sẽ là các giá trị kế tiếp của

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Biểu thức trình tạo luôn phải được viết bên trong dấu ngoặc đơn, nhưng dấu ngoặc đơn báo hiệu lệnh gọi hàm cũng được tính. Nếu bạn muốn tạo một trình vòng lặp sẽ được chuyển ngay đến một hàm, bạn có thể viết

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Các mệnh đề

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Nói cách khác, một biểu thức hiểu danh sách hoặc trình tạo danh sách tương đương với mã Python sau

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Điều này có nghĩa là khi có nhiều mệnh đề

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Để tránh tạo ra sự mơ hồ trong ngữ pháp của Python, nếu

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Máy phát điện¶

Trình tạo là một lớp hàm đặc biệt giúp đơn giản hóa tác vụ viết trình vòng lặp. Các hàm thông thường tính toán một giá trị và trả về giá trị đó, nhưng các trình tạo trả về một trình vòng lặp trả về một luồng giá trị

Chắc chắn bạn đã quen với cách hoạt động của các lệnh gọi hàm thông thường trong Python hoặc C. Khi bạn gọi một hàm, nó sẽ nhận được một không gian tên riêng nơi các biến cục bộ của nó được tạo. Khi hàm đạt đến câu lệnh

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Đây là ví dụ đơn giản nhất về hàm tạo

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Bất kỳ hàm nào chứa từ khóa

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Khi bạn gọi một hàm tạo, nó không trả về một giá trị nào; . Khi thực thi biểu thức

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Đây là cách sử dụng mẫu của trình tạo

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Bạn cũng có thể viết

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Bên trong một hàm tạo,

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Bạn có thể đạt được hiệu ứng của trình tạo theo cách thủ công bằng cách viết lớp của riêng bạn và lưu trữ tất cả các biến cục bộ của trình tạo dưới dạng biến thể hiện. Ví dụ: trả về một danh sách các số nguyên có thể được thực hiện bằng cách đặt

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Bộ thử nghiệm đi kèm với thư viện của Python, Lib/test/test_generators. py, chứa một số ví dụ thú vị hơn. Đây là một trình tạo thực hiện duyệt theo thứ tự của cây bằng cách sử dụng trình tạo đệ quy

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Hai ví dụ khác trong

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Chức năng tích hợp sẵn¶

Hãy xem chi tiết hơn về các hàm tích hợp thường được sử dụng với các trình vòng lặp

Hai trong số các hàm tích hợp sẵn của Python,

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Tất nhiên, bạn có thể đạt được hiệu quả tương tự với việc hiểu danh sách

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Điều này cũng có thể được viết dưới dạng hiểu danh sách

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

[Để thảo luận chi tiết hơn về sắp xếp, hãy xem Sắp xếp CÁCH . ]

Các phần dựng sẵn của

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Nó không xây dựng danh sách trong bộ nhớ và sử dụng hết tất cả các trình vòng lặp đầu vào trước khi quay lại; . [Thuật ngữ kỹ thuật cho hành vi này là đánh giá lười biếng. ]

Trình lặp này được thiết kế để sử dụng với các lần lặp có cùng độ dài. Nếu các lần lặp có độ dài khác nhau, luồng kết quả sẽ có cùng độ dài với lần lặp ngắn nhất

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Tuy nhiên, bạn nên tránh làm điều này vì một phần tử có thể được lấy từ các trình vòng lặp dài hơn và bị loại bỏ. Điều này có nghĩa là bạn không thể tiếp tục sử dụng các trình vòng lặp nữa vì bạn có nguy cơ bỏ qua một phần tử bị loại bỏ

Mô-đun itertools¶

Mô-đun

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Các chức năng của mô-đun rơi vào một vài lớp rộng

• Các hàm tạo một trình vòng lặp mới dựa trên một trình vòng lặp hiện có

• Các hàm xử lý các phần tử của iterator làm đối số hàm

• Các chức năng để chọn các phần của đầu ra của trình vòng lặp

• Một chức năng để nhóm đầu ra của trình vòng lặp

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Mô-đun funcools¶

Mô-đun

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Đối với các chương trình được viết theo phong cách chức năng, đôi khi bạn sẽ muốn xây dựng các biến thể của các chức năng hiện có có một số tham số được điền vào. Hãy xem xét một hàm Python

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Hàm tạo cho

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Đây là một ví dụ nhỏ nhưng thực tế

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

>>> S = {2, 3, 5, 7, 11, 13}
>>> for i in S:
..     print[i]
2
3
5
7
11
13

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Nếu bạn sử dụng

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Tuy nhiên, đối với nhiều cách sử dụng của

for line in file:
    # do something for each line
    ...

>>> S = {2, 3, 5, 7, 11, 13}
>>> for i in S:
..     print[i]
2
3
5
7
11
13

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Một chức năng liên quan là

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Hàm nhỏ và biểu thức lambda¶

Khi viết các chương trình kiểu hàm, bạn sẽ thường cần các hàm nhỏ hoạt động như các vị từ hoặc kết hợp các phần tử theo một cách nào đó

Nếu có sẵn Python hoặc chức năng mô-đun phù hợp, bạn hoàn toàn không cần xác định chức năng mới

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Nếu chức năng bạn cần không tồn tại, bạn cần viết nó. Một cách để viết các hàm nhỏ là sử dụng biểu thức

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Một cách khác là chỉ sử dụng câu lệnh

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Lựa chọn thay thế nào là thích hợp hơn?

Một lý do cho sở thích của tôi là

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Bạn có thể tìm ra nó, nhưng phải mất thời gian để gỡ rối biểu thức để tìm ra điều gì đang xảy ra. Sử dụng một câu lệnh

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Nhưng sẽ là tốt nhất nếu tôi chỉ đơn giản sử dụng một vòng lặp

>>> S = {2, 3, 5, 7, 11, 13}
>>> for i in S:
..     print[i]
2
3
5
7
11
13

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Hoặc biểu thức trình tạo và tích hợp sẵn

for line in file:
    # do something for each line
    ...

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Nhiều cách sử dụng của

for line in file:
    # do something for each line
    ...

>>> S = {2, 3, 5, 7, 11, 13}
>>> for i in S:
..     print[i]
2
3
5
7
11
13

Fredrik Lundh đã từng đề xuất bộ quy tắc sau để tái cấu trúc việc sử dụng

for line in file:
    # do something for each line
    ...

1. Viết một hàm lambda

2. Viết một bình luận giải thích cái quái gì mà lambda làm

3. Nghiên cứu bình luận một lúc và nghĩ ra một cái tên nắm bắt được bản chất của bình luận

4. Chuyển đổi lambda thành câu lệnh def, sử dụng tên đó

5. Xóa bình luận

Tôi thực sự thích những quy tắc này, nhưng bạn có quyền không đồng ý về việc liệu phong cách không có lambda này có tốt hơn không

Lịch sử sửa đổi và lời cảm ơn¶

Tác giả xin cảm ơn những người sau đây đã góp ý, sửa chữa và hỗ trợ với các bản thảo khác nhau của bài viết này. Ian Bicking, Nick Coghlan, Nick Efford, Raymond Hettinger, Jim Jewett, Mike Krell, Leandro Lameiro, Jussi Salmela, Collin Winter, Blake Winton

Phiên bản 0. 1. đăng ngày 30 tháng 6 năm 2006

Phiên bản 0. 11. đăng ngày 1 tháng 7 năm 2006. sửa lỗi đánh máy

Phiên bản 0. 2. đăng ngày 10 tháng 7 năm 2006. Đã hợp nhất các phần genexp và listcomp thành một. sửa lỗi đánh máy

Phiên bản 0. 21. Đã thêm nhiều tài liệu tham khảo được đề xuất trong danh sách gửi thư gia sư

Phiên bản 0. 30. Thêm một phần vào mô-đun

for line in file:
    # do something for each line
    ...

Người giới thiệu¶