# map/reduce Python內建了`map()`和`reduce()`函數。 如果你讀過Google的那篇大名鼎鼎的論文“[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。 我們先看map。`map()`函數接收兩個參數，一個是函數，一個是`Iterable`，`map`將傳入的函數依次作用到序列的每個元素，并把結果作為新的`Iterator`返回。 舉例說明，比如我們有一個函數f(x)=x<sup>2</sup>，要把這個函數作用在一個list `[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]`上，就可以用`map()`實現如下：  現在，我們用Python代碼實現： ``` >>> 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()`傳入的第一個參數是`f`，即函數對象本身。由于結果`r`是一個`Iterator`，`Iterator`是惰性序列，因此通過`list()`函數讓它把整個序列都計算出來并返回一個list。 你可能會想，不需要`map()`函數，寫一個循環，也可以計算出結果： ``` L = [] for n in [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]: L.append(f(n)) print(L) ``` 的確可以，但是，從上面的循環代碼，能一眼看明白“把f(x)作用在list的每一個元素并把結果生成一個新的list”嗎？ 所以，`map()`作為高階函數，事實上它把運算規則抽象了，因此，我們不但可以計算簡單的f(x)=x<sup>2</sup>，還可以計算任意復雜的函數，比如，把這個list所有數字轉為字符串： ``` >>> list(map(str, [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9])) ['1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9'] ``` 只需要一行代碼。 再看`reduce`的用法。`reduce`把一個函數作用在一個序列`[x1, x2, x3, ...]`上，這個函數必須接收兩個參數，`reduce`把結果繼續和序列的下一個元素做累積計算，其效果就是： ``` reduce(f, [x1, x2, x3, x4]) = f(f(f(x1, x2), x3), x4) ``` 比方說對一個序列求和，就可以用`reduce`實現： ``` >>> from functools import reduce >>> def add(x, y): ... return x + y ... >>> reduce(add, [1, 3, 5, 7, 9]) 25 ``` 當然求和運算可以直接用Python內建函數`sum()`，沒必要動用`reduce`。 但是如果要把序列`[1, 3, 5, 7, 9]`變換成整數`13579`，`reduce`就可以派上用場： ``` >>> from functools import reduce >>> def fn(x, y): ... return x * 10 + y ... >>> reduce(fn, [1, 3, 5, 7, 9]) 13579 ``` 這個例子本身沒多大用處，但是，如果考慮到字符串`str`也是一個序列，對上面的例子稍加改動，配合`map()`，我們就可以寫出把`str`轉換為`int`的函數： ``` >>> 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 ``` 整理成一個`str2int`的函數就是： ``` 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)) ``` 還可以用lambda函數進一步簡化成： ``` 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)) ``` 也就是說，假設Python沒有提供`int()`函數，你完全可以自己寫一個把字符串轉化為整數的函數，而且只需要幾行代碼！ lambda函數的用法在后面介紹。 ## 練習 利用`map()`函數，把用戶輸入的不規范的英文名字，變為首字母大寫，其他小寫的規范名字。輸入：`['adam', 'LISA', 'barT']`，輸出：`['Adam', 'Lisa', 'Bart']`： ``` # -*- coding: utf-8 -*- def normalize(name): pass # 測試: L1 = ['adam', 'LISA', 'barT'] L2 = list(map(normalize, L1)) print(L2) ``` Python提供的`sum()`函數可以接受一個list并求和，請編寫一個`prod()`函數，可以接受一個list并利用`reduce()`求積： ``` # -*- 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`編寫一個`str2float`函數，把字符串`'123.456'`轉換成浮點數`123.456`： ``` # -*- coding: utf-8 -*- from functools import reduce def str2float(s): pass print('str2float(\'123.456\') =', str2float('123.456')) ``` ## 參考代碼 [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)