Filter (高阶函数)

在函数式编程中，过滤器（filter）是一个高阶函数，它按某种次序处理一个数据结构（通常是列表），来产一个新的数据结构，它精确的包含最初数据结构中给定谓词（英语：Predicate (mathematical logic)）对其返回布尔值true的那些元素。

定义

Python

在Python中，filter在说明文档中的语法是filter(function,iterable)

可以用如下办法用列表推导式实现

output = [x for x in iterable if function]

在Python2中filter返回一个list，而在Python3中filter返回一个迭代器对象。

Haskell

在Haskell中，filter可以如下这样实现：

filter :: (a -> Bool) -> [a] -> [a]
filter _ []     = []
filter p (x:xs) = [x | p x] ++ filter p xs

这里的[]指示空列表，++是列表串接算子，而[x | p x]指示有条件持有一个值x的列表，如果条件p x成立（求值为True）。

例子

在Haskell中代码例子

filter even [1..10]

求值得到列表2, 4, …, 10，这是通过应用谓词even到整数列表1, 2, …, 10的按原次序的所有元素，并建立谓词对其返回布尔值true的那些元素的一个新的列表，因而给出的是只包含原列表的偶数成员的一个列表。反过来，代码例子：

filter (not . even) [1..10]

求值得出列表1, 3, …, 9，这是通过搜集整数列表1, 2, …, 10中，谓词对其返回布尔值false的那些元素（这里的.是函数复合算子（英语：Function composition (computer science)））。

在Python3中代码例子

>>>print(list(filter(lambda x:x % 2 == 0,[1,2,3,4,5,6,7,8])))  #输出偶数
[2, 4, 6, 8]

可视的例子

下面是一个过滤器过程的每个步骤的可视演示，对于整数列表X = [0, 5, 8, 3, 2, 1]依据函数：

f(x)={\begin{cases}True&{\text{ if }}x\equiv 0{\pmod {2}}\\False&{\text{ if }}x\equiv 1{\pmod {2}}.\end{cases}}

这个函数表达了如果 $x$ 是偶数，则返回值是 $True$ ，否则是 $False$ ，这是谓词。

applying filter function processing steps — 在应用过滤器在列表上的时候的处理步骤的演示

语言比较

过滤器是很多编程语言的标准函数，比如Haskell^[1]、OCaml^[2]、Standard ML^[3]或Erlang^[4]。Common Lisp提供了函数remove-if和remove-if-not^[5]。Scheme实现要求（英语：Scheme Requests for Implementation）（SRFI）1提供了Scheme语言过滤器的一个实现^[6]。C++提供了算法（英语：Algorithm (C++)）remove_if（可变）和remove_copy_if（不可变）；C++11补充提供了copy_if（不可变）^[7]。Smalltalk为搜集提供了select:方法。过滤器还可以在支持列表推导式的语言中使用它来实现。

在各种语言中的Filter
语言	Filter	注释
APL	`(pred array)/array`
C# 3.0	`ienum.Where(pred)` 或 `where`子句^[8]	这里是一个扩展方法 ienum是一个IEnumerable 在所有.NET语言中都是类似的
CFML（英语：ColdFusion Markup Language）	`obj.filter(func)`	这里`obj`是一个数组或结构。`func`接受作为参数的是每个元素的值。
Clojure	`(filter predicate list)^[9]`	或通过列表推导式: `(for [x list :when (pred x)] x)`
Common Lisp	`(remove-if inverted-pred list) (remove-if (complement pred) list) (remove-if-not pred list)`	函数`remove-if-not`已经废弃^[5]，支持等价的谓词取补的`remove-if`^[10]。因此过滤器`(remove-if-not #'oddp '(0 1 2 3))`应当写为`(remove-if (complement #'oddp) '(0 1 2 3))`或更简单的`(remove-if #'evenp '(0 1 2 3))`，这里的`evenp`返回的`oddp`的反转值^[11]。
C++	`std::remove_copy_if(begin, end, result, prednot) std::copy_if(begin, end, result, pred) (C++11)`	在头文件<algorithm>中 begin, end, result是迭代器谓词是反转的
D	`std.algorithm.filter!(pred)(list)`
Erlang	`lists:filter(Fun, List)`	或通过列表推导式: `[ X \|\| X <- List, Fun(X) ]`
Groovy	`list.findAll(pred)`
Haskell	`filter pred list`	或通过列表推导式: `[x \| x <- list, pred x]`
Haxe	`list.filter(pred)` `Lambda.filter(list, pred)`	或通过列表推导式: `[x \| x <- list, pred x]`
J	`(#~ pred) list`	一元hook的一个例子。#复制，~逆转实际参数。`(f g) y = y f (g y)`
Julia	`filter(pred, array)`	过滤器函数还接受`dict`数据类型，或通过列表推导式: `[x for x in array if pred(x)]`
Java 8+	`stream.filter(pred)`
JavaScript 1.6	`array.filter(pred)`
Kotlin	`array.filter(pred)`
Mathematica	`Select[list, pred]`
Objective-C (Cocoa在Mac OS X 10.4+中)	`[array filteredArrayUsingPredicate:pred]`	`pred`是一个NSPredicate （页面存档备份，存于互联网档案馆）对象，它在表达力上有限
F#, OCaml, Standard ML	`List.filter pred list`
PARI/GP（英语：PARI/GP）	`select(expr, list)`	参数次序是在v. 2.4.2中是逆转的。
Perl	`grep block list grep expr, list`
PHP	`array_filter(array, pred)`
Prolog	`filter(+Closure,+List,-List)`	自从ISO/IEC 13211-1:1995/Cor.2:2012^[12]，核心标准通过`call/N`^[13]包含闭包应用。
Python	`filter(func, list)`	或通过列表推导式: `[x for x in list if pred(x)]`。在Python 3中，`filter`被变更为返回一个迭代器而非一个列表^[14]。功能互补的，返回谓词对其是假的元素之上的一个迭代器，在标准库的`itertools`模块中也能获得为`filterfalse`。
Ruby	`enum.find_all {block} enum.select {block}`	`enum`是个Enumeration
Rust	`iterator.filter(pred)`	`iterator`是一个`Iterator`^[15]而`filter`方法返回一个新的迭代器；`pred`是一个函数（特别是`FnMut`^[16]），它接受迭代器的项目并返回一个`bool`^[17]。
S, R	`Filter(pred,array) array[pred(array)]`	在第二种情况，pred必须是可向量化函数
Scala	`list.filter(pred)`	或者通过for-推导式: `for(x <- list; if pred) yield x`
Scheme R⁶RS	`(filter pred list)` `(remove inverted pred list)` `(partition pred list list)`
Smalltalk	`aCollection select: aBlock`
Swift	`array.filter(pred) filter(sequence, pred)`
XPath, XQuery（英语：XQuery）	`list[block]` `filter(list, func)`	在`block`上下文中项目`.`持有当前值

变体

过滤器建立它的结果而不修改最初的列表。很多编程语言还提供破坏性修改列表实际参数的有更快性能的变体。过滤器的其他变体（比如Haskell dropWhile^[18]和partition^[19]）也是常见的。常见的纯函数式编程语言内存优化（英语：Program optimization）是拥有输入列表并过滤结果共享最长尾部。

参见

引用

^ filter （页面存档备份，存于互联网档案馆） in the Haskell Standard Prelude
^ filter Portuguese Web Archive的存檔，存档日期2016-05-15 in the OCaml standard library module list
^ The List structure. The Standard ML Basis Library. [2007-09-25]. （原始内容存档于2008-02-01）.
^ filter/2 in the Erlang STDLIB Reference Manual documentation of the module lists
^ ^5.0 ^5.1 Function REMOVE, REMOVE-IF, REMOVE-IF-NOT, DELETE, DELETE-IF, DELETE-IF-NOT （页面存档备份，存于互联网档案馆） in the Common Lisp HyperSpec
^ filter （页面存档备份，存于互联网档案馆） in SRFI 1
^ remove_if （页面存档备份，存于互联网档案馆） and remove_copy_if （页面存档备份，存于互联网档案馆） in the SGI Standard Template Library (STL) spec
^ where clause (C# Reference) （页面存档备份，存于互联网档案馆）.
^ clojure.core/filter on ClojureDocs
^ Function COMPLEMENT （页面存档备份，存于互联网档案馆） in the Common Lisp HyperSpec
^ Function EVENP, ODDP （页面存档备份，存于互联网档案馆） in the Common Lisp HyperSpec
^ ISO/IEC 13211-1:1995/Cor 2:2012. [2021-02-11]. （原始内容存档于2016-08-04）.
^ 存档副本. [2021-02-11]. （原始内容存档于2021-05-07）.
^ Built-in Functions — Python 3.9.0 documentation. docs.python.org. [2020-10-28]. （原始内容存档于2012-10-25）.
^ Trait std::iter::Iterator. [2021-02-11]. （原始内容存档于2021-06-06）.
^ Trait std::ops::FnMut. [2021-02-11]. （原始内容存档于2020-12-04）.
^ Primitive Type bool. [2021-02-11]. （原始内容存档于2021-05-15）.
^ Haskell filter dropWhile. [2021-02-11]. （原始内容存档于2021-05-07）.
^ Haskell filter partition. [2021-02-11]. （原始内容存档于2021-05-01）.

[HaskellStandard-1] filter （页面存档备份，存于互联网档案馆） in the Haskell Standard Prelude

[OcamlManual-2] filter Portuguese Web Archive的存檔，存档日期2016-05-15 in the OCaml standard library module list

[3] The List structure. The Standard ML Basis Library. [2007-09-25]. （原始内容存档于2008-02-01）.

[4] filter/2 in the Erlang STDLIB Reference Manual documentation of the module lists

[remove-if-5] 5.0 ^5.1 Function REMOVE, REMOVE-IF, REMOVE-IF-NOT, DELETE, DELETE-IF, DELETE-IF-NOT （页面存档备份，存于互联网档案馆） in the Common Lisp HyperSpec

[SRFI1-6] filter （页面存档备份，存于互联网档案馆） in SRFI 1

[SGISTLSpec-7] remove_if （页面存档备份，存于互联网档案馆） and remove_copy_if （页面存档备份，存于互联网档案馆） in the SGI Standard Template Library (STL) spec

[8] where clause (C# Reference) （页面存档备份，存于互联网档案馆）.

[9] ure.core/filter on ClojureDocs

[10] Function COMPLEMENT （页面存档备份，存于互联网档案馆） in the Common Lisp HyperSpec

[11] Function EVENP, ODDP （页面存档备份，存于互联网档案馆） in the Common Lisp HyperSpec

[Cor.2-12] ISO/IEC 13211-1:1995/Cor 2:2012. [2021-02-11]. （原始内容存档于2016-08-04）.

[13] 存档副本. [2021-02-11]. （原始内容存档于2021-05-07）.

[14] Built-in Functions — Python 3.9.0 documentation. docs.python.org. [2020-10-28]. （原始内容存档于2012-10-25）.

[15] Trait std::iter::Iterator. [2021-02-11]. （原始内容存档于2021-06-06）.

[16] Trait std::ops::FnMut. [2021-02-11]. （原始内容存档于2020-12-04）.

[17] Primitive Type bool. [2021-02-11]. （原始内容存档于2021-05-15）.

[18] Haskell filter dropWhile. [2021-02-11]. （原始内容存档于2021-05-07）.

[19] Haskell filter partition. [2021-02-11]. （原始内容存档于2021-05-01）.

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