第二十四章、函数式编程

1. 函数式编程

什么是编程范式

编程范式是一种编程的方法论或思想体系，它定义了程序员如何组织代码、解决问题，并影响语言的语法和设计风格。不同的范式提供不同的抽象方式和代码结构，适用于不同类型的任务。

常见的编程范式：

• 面向过程编程（Procedural Programming, POP）；
• 面向对象编程（Object-Oriented Programming, OOP）；
• 函数式编程（Functional Programming, FP）。

面向过程编程（POP）

• 核心：以步骤为中心，分解任务为函数和过程。​
• 特点：
  • 数据与逻辑分离：数据通过函数参数传递。
  • 代码组织：线性流程（如 ​ 函数A → 函数B → 函数C ​）。​
• 优点：
  • 简单直观，适合小型任务。​
  • 执行效率高。​
• 缺点：
  • 代码复用性差，维护困难（大型项目易混乱）。​
• 数据全局共享易产生副作用。

面向过程编程-示例

# 面向过程编程（Procedural Programming, POP）

zhangsan = {'name':'张三', 'score': 0}

def set_score(stu, new_score):
    stu['score'] = new_score

def get_score(stu):
    return stu['score']

面向对象编程（OOP）

• 核心：以对象为中心，封装数据与方法。​
• 区别：
  • 三大特性：封装、继承、多态。​
  • 代码组织：通过类定义对象交互（如 ​ dog1.eat('骨头') ​）。​
• 优点：
  • 模块化强，适合复杂系统（如 GUI、游戏）。​
  • 代码复用性高（继承/组合）。​
• 缺点：
  • 学习曲线陡峭（设计模式复杂）。​
  • 性能略低于 POP（对象创建开销）。

面向对象编程-示例

# 面向对象编程（Object-Oriented Programming, OOP）

class Student:
    def __init__(self, name, score=0):
        self.name, self.score = name, score
    def set_score(self, new_score):
        self.score = new_score
    def get_score(self):
        return self.score

zhangsan = Student('张三')
zhangsan.set_score(100)
print(zhangsan.get_score())

函数式编程（FP）

使用函数解决问题。

• 核心：以纯函数为中心，避免状态与副作用。​
• 区别：
  • 无状态：数据不可变，函数输出仅依赖输入。​
  • 高阶函数：函数可作为参数或返回值（如 ​ map/reduce ​）。​
• 优点：
  • 线程安全，天然适合并发（如大数据处理）。​
  • 代码简洁，易于测试（纯函数无副作用）。​
• 缺点：
  • 学习成本高（递归等概念）。​
  • 性能问题（大量数据复制）。

函数式编程-示例

函数式编程

打印 1+2+3+...+100的和。

print(sum(range(1, 101)))