Appendix B

1. 附錄B 裝飾器
附 錄 B
裝 飾 器
python 程式設計
python 簡要講義
國立中央大學數學系 吳維漢

2. 附錄B 裝飾器
python 函式為第一類物件 (一)
2
 python 函式為第一類物件(first-class object)
 函式可當成物件使用
 函式可當成參數傳入另一個函式使用
def square( fn , a , b ) :
return [ fn(x) for x in range(a,b+1) ]
# 將 abs 傳入 square 函式使用
print( square( abs , -2 , 2 ) ) # 印出 [2, 1, 0, 1, 2]
def square( a , b ) :
return [ x*x for x in range(a,b+1) ]
# foo 即是 square
foo = square
print( foo( -2 , 2 ) ) # 印出 [4, 1, 0, 1, 4]

3. 附錄B 裝飾器
python 函式為第一類物件 (二)
3
 函式可回傳函式
 函式內可定義函式
# 回傳設定係數後的一元二次方程式函式
def spoly( a , b , c ) :
return lambda x : a*x*x + b*x + c
# fn = x**2 + 2*x + 1
fn = spoly(1,2,1)
for x in range(3) :
print( x , fn(x) ) # 印出：0 1，1 4，2 9 共三列
def fsum( f , g ) :
# fn 為兩函式之和
def fn(x) : return f(x) + g(x)
return fn
def square(x) : return x * x
def cubic(x) : return x * x * x
# h(x) = square(x) + cubic(x)
h = fsum( square , cubic )
for x in range(0,3) :
print( x , h(x) ) # 印出：0 0，1 2，2 12 共三列

4. 附錄B 裝飾器
python 函式為第一類物件 (三)
4
 函式可存入其它資料型別中
# 使用上例的函式
fns = [ square , cubic ] # fns 串列內存兩函式
for x in range(0,3) :
print( x , end=" " )
for fn in fns :
print( fn(x) , end=“ ” ) # 印出：0 0 0，1 1 1，2 4 8 三列
print()

5. 附錄B 裝飾器
函式裝飾器 (一)
5
 函式裝飾器：以函式當為裝飾器
 用來包裝函式的函式，擴充原有函式功能
1. 版本一
def square(x) : return x*x
def cubic(x) : return x*x*x
# 計算在 x 在 [a,b] 之間的函數數值和
def fsum_over( fn , a , b ) :
return sum( [ fn(x) for x in range(a,b+1) ] )
# 分別將 square 與 cubic 函式當成參數傳入
print( fsum_over( square , -2 , 2 ) ) # 印出：10
print( fsum_over( cubic , -2 , 2 ) ) # 印出：0
 以上 square、cubic、fsum_over 三函式各自獨立

6. 附錄B 裝飾器
函式裝飾器 (二)
6
2. 版本二
def square(x) : return x*x
def cubic(x) : return x*x*x
# decorate 函式名稱，非保留字
def decorate( fn ) :
def fsum_over( a , b ) :
return sum( [ fn(x) for x in range(a,b+1) ] )
return fsum_over
# decorate 回傳的 fsum_over 被當成新的 square，square 函式不再是
原有 square
square = decorate(square)
# 這裡的 square 事實上是 fsum_over 函式，square 變成雙參數函式
print( square(-2,2) ) # 印出：10
 以上接收的 square 函式是原有函式 square 與 fsum_over 的合體函式，等同
square 函式經過 decorate 裝飾器函式的處理後「融合」了兩個函式功能，造成
square 函式產生質變，由單參數函式變為雙參數函式。

7. 附錄B 裝飾器
函式裝飾器 (三)
7
def rangesum( fn ) :
def fsum_over( a , b ) :
return sum( [ fn(x) for x in range(a,b+1) ] )
return fsum_over
def square(x) : return x*x
square = rangesum(square)
def cubic(x) : return x*x*x
cubic = rangesum(cubic)
可分別簡化為：
def rangesum( fn ) :
def fsum_over( a , b ) :
return sum( [ fn(x) for x in range(a,b+1) ] )
return fsum_over
@rangesum
def square(x) : return x*x
@rangesum
def cubic(x) : return x*x*x
 裝飾器簡化語法：

8. 附錄B 裝飾器
類別裝飾器 (一)
8
 類別裝飾器：以類別當為裝飾器
 函式運算子：__call__
class RangeSum :
def __init__( self , fn ) :
self.fn = fn
# 函式運算子：讓物件可用函式方式執行實例方法
def __call__( self , a , b ) :
return sum( [ self.fn(x) for x in range(a,b+1) ] )
# 輸入 abs 絕對值函式
foo = RangeSum( abs )
# 以下兩者相同，都印出 12
print( foo.__call__(-3,3) )
print( foo(-3,3) )
 foo 為 RangeSum 物件，foo(-3,3) 等同 foo.__call__(-3,3)

9. 附錄B 裝飾器
類別裝飾器 (二)
9
 使用類別裝飾器：需定義類別的函式運算子
@RangeSum
def square( x ) : return x*x
@RangeSum
def cubic( x ) : return x*x*x
# 分別執行 RangeSum 的函式運算子
print( square(-2,2) ) # 印出：10
print( cubic(-2,2) ) # 印出：0
 定義類別裝飾器時需連同設定類別的函式運算子

10. 範例 (一)
 畫出若干個函式的最大值，最小值，平均值
以下利用類別裝飾器計算若干個函式的最大值，最小值與平均值，
函式的數量可多可少，統一輸入裝飾器的函式運算子內計算。程式
最後利用 pylab 畫出各個圖形如下：
10附錄B 裝飾器

11. 範例 (二)
11附錄B 裝飾器
import pylab
# 類別裝飾器
class Fn_Val :
# 起始設定方法
def __init__( self , fn ) :
self.fn = fn
# 函式運算子
def __call__( self , xs , *fns ) :
ys = []
for x in xs :
ys += [ self.fn( list( map( lambda f : f(x) , fns ) ) ) ]
return ys
@Fn_Val
def maxf(xs) : return max(xs)
@Fn_Val
def minf(xs) : return min(xs)
@Fn_Val
def avgf(xs) : return (max(xs)+min(xs))/2
# sin(x/2)
def sin2(x) : return pylab.sin(x/2)

12. 範例 (三)
12附錄B 裝飾器
if __name__ == ’__main__’ :
pi = pylab.pi
# [0,2pi] 200 個點
xs = pylab.linspace(0, 2*pi, 200)
# 利用裝飾器計算若干函數的最大值，最小值，平均值
ys1 = maxf(xs, pylab.sin, pylab.cos, sin2)
ys2 = minf(xs, pylab.sin, pylab.cos, sin2)
ys3 = avgf(xs, pylab.sin, pylab.cos, sin2)
# 白底
pylab.figure(facecolor=’w’)
# 畫 sin(x) cos(x) sin(x/2) 函式圖形
pylab.plot(xs, pylab.sin(xs), color=’r’, lw=3, label=’sin(x)’)
pylab.plot(xs, pylab.cos(xs), color=’g’, lw=3, label=’cos(x)’)
pylab.plot(xs, sin2(xs), color=’b’, lw=3, label=’sin(x/2)’)
# 畫 max min avg 圖形
pylab.plot(xs, ys1, ’*c:’, lw=1, label=’max val’)
pylab.plot(xs, ys2, ’om:’, lw=1, label=’min val’)
pylab.plot(xs, ys3, ’.k:’, lw=1, label=’avg val’)
pylab.title("max, min, avg values of sin(x), cos(x), sin(x/2)", fontsize=20)
pylab.grid()
pylab.legend()
pylab.show()