Все, что нужно знать о lambda-функциях в Python

В этой статье вы узнаете о том, что такое лямбда-функции в Python. На самом деле, если вы знаете, что такое функции и умеете с ними работать, то знаете и что такое лямбда.

Лямбда-функция в Python — это просто функция Python. Но это некий особенный тип с ограниченными возможностями. Если есть желание погрузиться глубже и узнать больше, то эта статья целиком посвящена lambda.

Что такое лямбда в Python?

Прежде чем переходить как разбору понятия лямбда в Python, попробуем понять, чем является обычная функция Python на более глубоком уровне.

Для этого потребуется немного поменять направление мышление. Как вы знаете, все в Python является объектом.

Например, когда мы запускаем эту простейшую строку кода

x = 5

Создается объект Python типа int, который сохраняет значение 5. x же является символом, который ссылается на объект.

Теперь проверим тип x и адрес, на которой он ссылается. Это можно сделать с помощью встроенных функций type и id.

>>> type(x)
<class 'int'>
>>> id(x)
4308964832

В итоге x ссылается на объект типа int, а расположен он по адресу, который вернула функция id.

Просто и понятно.

А что происходит при определении вот такой функции:

>>> def f(x):
...     return x * x
...

Повторим упражнение и узнаем type и id объекта f.

>>> def f(x):
...     return x * x
...
>>> type(f)
<class 'function'>
>>> id(f)
4316798080

Оказывается, в Python есть класс function, а только что определенная функция f — это его экземпляр. Так же как x был экземпляром класса integer. Другими словами, о функциях можно думать как о переменных. Разница лишь в том, что переменные хранят данные, а функции — код.

Это же значит, что функции можно передать в качестве аргументов другим функциям или даже использовать их как тип возвращаемого значения.

Рассмотрим простой пример, где функция f передается другой функции.

def f(x):
    return x * x

def modify_list(L, fn):
    for idx, v in enumerate(L):
        L[idx] = fn(v)

L = [1, 3, 2]
modify_list(L, f)
print(L)

#вывод: [1, 9, 4]

Попробуйте разобраться самостоятельно с тем, что делает этот код, прежде чем читать дальше.

Итак, modify_list — это функция, которая принимает список L и функцию fn в качестве аргументов. Затем она перебирает список элемент за элементом и применяет функцию к каждому из них.

Это общий способ изменения объектов списка, ведь он позволяет передать функцию, которая займется преобразованием. Так, если передать modify_list функцию f, то результатом станет список, где все значения будут возведены в квадрат.

Но можно передать и любую другую, которая изменит оригинальный список другим способом. Это очень мощный инструмент.

Теперь, когда с основами разобрались, стоит перейти к лямбда. Лямбда в Python — это просто еще один способ определения функции. Вот базовый синтаксис лямбда-функции в Python:

lambda arguments: expression

Лямбда принимает любое количество аргументов (или ни одного), но состоит из одного выражения. Возвращаемое значение — значение, которому присвоена функция. Например, если нужно определить функцию f из примера выше, то это можно сделать вот так:

>>> f = lambda x: x * x
>>> type(f)
<class 'function'>

Но возникает вопрос: а зачем нужны лямбда-функции, если их можно объявлять традиционным образом? Но на самом деле, они полезны лишь в том случае, когда нужна одноразовая функция. Такие функции еще называют анонимными. И, как вы увидите дальше, есть масса ситуаций, где они оказываются нужны.

Лямбда с несколькими аргументами

Определить лямбда-функцию с одним аргументом не составляет труда.

>>> f = lambda x: x * x
>>> f(5)
25

А если их должно быть несколько, то достаточно лишь разделить значения запятыми. Предположим, что нужна функция, которая берет два числовых аргумента и возвращает их произведение.

>>> f = lambda x, y: x * y
>>> f(5, 2)
10

Отлично! А как насчет лямбда-функции без аргументов?

Лямбда-функция без аргументов

Допустим, нужно создать функцию без аргументов, которая бы возвращала True. Этого можно добиться с помощью следующего кода.

>>> f = lambda: True
>>> f()
True

Несколько лямбда-функций

В определенный момент возникнет вопрос: а можно ли иметь лямбда-функцию из нескольких строк.

Ответ однозначен: нет.

Лямбда-функции в Python всегда принимают только одно выражение. Если же их несколько, то лучше создать обычную функцию.

Примеры лямбда-функций

Теперь рассмотрим самые распространенные примеры использования лямбда-функций.

Лямбда-функция и map

Распространенная операция со списками в Python — применение операции к каждому элементу.

map() — это встроенная функция Python, принимающая в качестве аргумента функцию и последовательность. Она работает так, что применяет переданную функцию к каждому элементу.

Предположим, есть список целых чисел, которые нужно возвести в квадрат с помощью map.

>>> L = [1, 2, 3, 4]
>>> list(map(lambda x: x**2, L))
[1, 4, 9, 16]

Обратите внимание на то, что в Python3 функция map возвращает объект Map, а в Python2 — список.

Так, вместо определения функции и передачи ее в map в качестве аргумента, можно просто использовать лямбда для быстрого определения ее прямо внутри. В этом есть смысл, если упомянутая функция больше не будет использоваться в коде.

Вот еще один пример.

Лямбда-функция и filter

filter() — это еще одна встроенная функция, которая фильтрует последовательность итерируемого объекта.

Другими словами, функция filter отфильтровывает некоторые элементы итерируемого объекта (например, списка) на основе какого-то критерия. Критерий определяется за счет передачи функции в качестве аргумента. Она же применяется к каждому элементу объекта.

Если возвращаемое значение — True, элемент остается. В противном случае — отклоняется. Определим, например, простую функцию, которая возвращает True для четных чисел и False — для нечетных:

def even_fn(x):
  if x % 2 == 0:
    return True
  return False

print(list(filter(even_fn, [1, 3, 2, 5, 20, 21])))

#вывод: [2, 20]

С лямбда-функциями это все можно сделать максимально сжато. Код выше можно преобразовать в такой, написанный в одну строку.

print(list(filter(lambda x: x % 2 == 0, [1, 3, 2, 5, 20, 21])))

И в этом сила лямбда-функций.

Лямбда-функция и сортировка списков

Сортировка списка — базовая операция в Python. Если речь идет о списке чисел или строк, то процесс максимально простой. Подойдут встроенные функции sort и sorted.

Но иногда имеется список кастомных объектов, сортировать которые нужно на основе значений одного из полей. В таком случае можно передать параметр key в sort или sorted. Он и будет являться функцией.

Функция применяется ко всем элементам объекта, а возвращаемое значение — то, на основе чего выполнится сортировка. Рассмотрим пример. Есть класс Employee.

class Employee:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

Теперь создадим экземпляры этого класса и добавим их в список.

Alex = Employee('Alex', 20)
Amanda = Employee('Amanda', 30)
David = Employee('David', 15)
L = [Alex, Amanda, David]

Предположим, что мы хотим отсортировать его на основе поля age сотрудников. Вот что нужно сделать для этого:

L.sort(key=lambda x: x.age)
print([item.name for item in L])
# вывод: ['David', 'Alex', 'Amanda']

Лямбда-выражение было использовано в качестве параметра key вместо отдельного ее определения и затем передачи в функцию sort.

Пара слов о выражениях и инструкциях

Как уже упоминалось, лямбда могут иметь только одно выражение (expression) в теле.

Обратите внимание, что речь идет не об инструкции (statement).

Выражение и инструкции — две разные вещи, в которых часто путаются. В программировании инструкцией является строка кода, выполняющая что-то, но не генерирующая значение.

Например, инструкция if или циклы for и while являются примерами инструкций. Заменить инструкцию на значение попросту невозможно.

А вот выражения — это значения. Запросто можно заменить все выражения в программе на значения, и программа продолжит работать корректно.

Например:

  • 3 + 5 — выражение со значением 8
  • 10 > 5 — выражение со значением True
  • True and (5 < 3) — выражение со значением False

Тело лямбда-функции должно являться выражением, поскольку его значение будет тем, что она вернет. Обязательно запомните это для работы с лямбда-функциями в будущем.

Тест на знание python

Как в Python называется встроенная библиотека для использования регулярных выражений?
Как узнать длину списка?
Какая функция удаляет объект из списка?
Что выведет этот код?
Какой будет результат выполнения этого кода?
Александр
Я создал этот блог в 2018 году, чтобы распространять полезные учебные материалы, документации и уроки на русском. На сайте опубликовано множество статей по основам python и библиотекам, уроков для начинающих и примеров написания программ. Пишу на популярные темы: веб-разработка, работа с базами данных, data sciense и другие...