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函数式编程

函数式编程源自于数学理论，它似乎也更适用于数学计算相关的场景，因此本文以一个简单的数据处理问题为例，逐步介绍 Python 函数式编程从入门到走火入魔的过程。

问题：计算 N 位同学在某份试卷的 M 道选择题上的得分（每道题目的分值不同）。

首先来生成一组用于计算的伪造数据：

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# @file: data.py
import random  
from collections import namedtuple
 
Student = namedtuple('Student', ['id', 'ans'])
 
N_Questions = 25  
N_Students = 20
 
def gen_random_list(opts, n):  
    return [random.choice(opts) for i in range(n)]
 
# 问题答案 'ABCD' 随机
ANS   = gen_random_list('ABCD', N_Questions)  
# 题目分值 1~5 分
SCORE = gen_random_list(range(1,6), N_Questions)
 
QUIZE = zip(ANS, SCORE)  
students = [  
    # 学生答案为 'ABCD*' 随机，'*' 代表未作答
    Student(_id, gen_random_list('ABCD*', N_Questions))
    for _id in range(1, N_Students+1)
]
 
print(QUIZE)  
# [('A', 3), ('B', 1), ('D', 1), ...
print(students)  
# [Student(id=1, ans=['C', 'B', 'A', ...

```	


常规的面向过程编程风格，我们需要遍历每个学生，然后遍历每个学生对每道题目的答案并与真实答案进行比较，然后将正确答案的分数累计：


```python

import data  
def normal(students, quize):  
    for student in students:
        sid = student.id
        score = 0
        for i in range(len(quize)):
            if quize[i][0] == student.ans[i]:
                score += quize[i][1]
        print(sid, '\t', score)
 
print('ID\tScore\n==================')  
normal(data.students, data.quize)  
"""
ID    Score  
==================
1      5  
2      12  
...
"""

通过创建嵌套两个 for 循环来遍历所有题目答案的判断和评分，这完全是为计算机服务的思路，虽然说 Python 中的 for 循环已经比 C 语言更进了一步，通常不需要额外的状态变量来记录当前循环的次数，但有时候也不得不使用状态变量，如上例中第二个循环中比较两个列表的元素。函数式编程的一大特点就是尽量抛弃这种明显循环遍历的做法，而是把注意集中在解决问题本身，一如在现实中我们批改试卷时，只需要将两组答案并列进行比较即可：

from data import students, QUIZE

student = students[0]

# 将学生答案与正确答案合并到一起
# 然后过滤出答案一致的题目
filtered = filter(lambda x: x[0] == x[1][0], zip(student.ans, QUIZE))

print(list(filtered))  
# [('A', ('A', 3)), ('D', ('D', 1)), ...]

正确题目的分数进行累加： 

from functools import reduce

reduced = reduce(lambda x, y: x + y[1][1], filtered, 0)  
print(reduced)

接下来进行推广：

def cal(quize):  
    def inner(student):
        filtered = filter(lambda x: x[0] == x[1][0], zip(student.ans, quize))
        reduced = reduce(lambda x, y: x + y[1][1], filtered, 0)
        print(student.id, '\t', reduced)
    return inner
map(cal(QUIZE), students)