请问一下，如何理解reduce函数呢？

Question

请问一下，如何理解reduce函数呢？

我们知道使用reduce函数可以进行数据的累加。

from functools import reduce
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
result = reduce(lambda x, y: x + y, numbers)
print(result)  

但是reduce是减少的意思，请问如何形象化地理解reduce呢？
我们可不可以理解：把参数2一个一个地带入到参数1（函数）中执行，这样也就慢慢减少呢？

Answer 1

以下是对 reduce 函数的详细解释：

一、基本概念

• reduce 函数是 Python 内置的一个高阶函数，位于 functools 模块中。它的主要作用是对一个序列中的元素进行累积操作，将序列中的元素通过一个二元函数（接受两个参数）从左到右依次进行操作，并将结果作为下一次操作的第一个参数，最终将序列中的元素归约为一个结果。

二、使用示例分析

• 在你给出的代码中：

  from functools import reduce
  numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
  result = reduce(lambda x, y: x + y, numbers)
  print(result)

• reduce(lambda x, y: x + y, numbers) 这行代码的含义如下：

  • lambda x, y: x + y 是一个匿名函数，它接受两个参数 x 和 y，并将它们相加。
  • numbers 是一个列表，包含元素 [1, 2, 3, 4, 5]。

  • reduce 函数的工作流程如下：

    1. 首先，它从 numbers 列表中取出前两个元素 1 和 2，将它们作为 lambda 函数的参数 x 和 y 传入，计算得到 1 + 2 = 3。
    2. 然后，将上一步的结果 3 作为 x，下一个元素 3 作为 y，再次调用 lambda 函数，计算得到 3 + 3 = 6。
    3. 接着，将 6 作为 x，下一个元素 4 作为 y，调用 lambda 函数得到 6 + 4 = 10。
    4. 最后，将 10 作为 x，最后一个元素 5 作为 y，调用 lambda 函数得到 10 + 5 = 15。

三、形象化理解

• 形象化理解 reduce 函数的一种方式可以是“滚雪球”。想象你有一堆雪球（序列中的元素），你从第一个雪球开始，每次拿一个新的雪球（下一个元素），将它和你手上现有的雪球（之前计算的结果）合并成一个更大的雪球（计算结果），直到所有的雪球都合并成一个巨大的雪球（最终结果）。
• 另一种形象化的理解可以是“折叠”，就像折叠纸张一样，你从左边开始，将列表中的元素一个一个地折叠到一起，每次折叠操作都是通过 lambda 函数实现的。

四、对疑问的解答

• 你说的“把参数 2 一个一个地带入到参数 1（函数）中执行，这样也就慢慢减少”这种理解有些偏差。更准确的理解是，reduce 函数将二元函数应用于列表中的元素，不断地将结果和下一个元素组合，逐步将列表元素合并为一个结果。

五、代码解释

from functools import reduce

# 定义一个列表
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]  

# 使用 reduce 函数
# lambda x, y: x + y 是一个二元函数，接受两个参数 x 和 y，并将它们相加
# reduce 函数将这个二元函数应用于列表 numbers 中的元素，从左到右依次计算
result = reduce(lambda x, y: x + y, numbers)  

# 输出结果
print(result)

• 在上述代码中，reduce 函数调用 lambda x, y: x + y 函数，第一次调用时，x 是 1，y 是 2，结果是 3。然后 x 变成 3，y 变成 3（列表中的下一个元素），以此类推，直到列表中的元素全部处理完毕。

六、更多示例

• 除了求和，reduce 函数可以用于很多其他操作，例如求列表元素的乘积：

  from functools import reduce
  numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
  # 计算列表元素的乘积
  product = reduce(lambda x, y: x * y, numbers)
  print(product)  # 输出 120

• 还可以将列表元素连接成一个字符串：

  from functools import reduce
  words = ["Hello", " ", "World", "!"]
  sentence = reduce(lambda x, y: x + y, words)
  print(sentence)  # 输出 Hello World!

七、总结

• reduce 函数是一个强大的工具，它允许你对序列中的元素进行累积操作，通过自定义的二元函数将序列元素逐步合并为一个最终结果，适用于各种累积操作，如求和、求积、连接字符串等。其本质是通过不断迭代和累积来实现元素的归约，为代码的简洁性和可读性提供了便利。

总之，reduce 函数是 Python 中一个非常有用的函数，它通过迭代和累积操作将序列元素归约为一个单一结果，对于处理需要累积操作的数据集合非常方便。它的应用场景丰富，可以根据具体需求定制不同的二元函数进行各种归约操作。

Answer 2

我觉得用MDN文档上的这句描述挺好的：

reduce() 方法是一个迭代方法。它按升序对数组中的所有元素运行一个“reducer”回调函数，并将它们累积到一个单一的值中。

Array.prototype.reduce() - JavaScript | MDN

Answer 3

定义一个函数，表示如何“叠加”食材

def make_burger(burger, ingredient):
    return f"{burger} + {ingredient}"

食材列表

ingredients = ["面包", "牛肉", "芝士", "生菜", "番茄"]

用 reduce 制作汉堡

burger = reduce(make_burger, ingredients)

print(burger)  # 输出: 面包 + 牛肉 + 芝士 + 生菜 + 番茄

总结:

reduce 方法的核心是一个函数和一个可迭代对象：

from functools import reduce

reduce(function, iterable, initializer=None)
function：表示如何将两个元素“叠加”到一起。可以是加法、乘法，或者任何自定义逻辑。
iterable：表示你要“叠加”的列表（如汉堡的原料）。
initializer：表示初始值，类似于汉堡的底部托盘或额外的基础层。