Python 相当于 Mathematica 的 Sow/Reap

Question

假设我在 Mathematica 中定义了以下函数：

f[list_] := Map[Prime[Sow[#]] &, list];

它输出一个素数列表，这样如果输入列表在位置 i 有 n，那么输出列表将在位置 i 包含第 n 个素数。例如，

In[2]:= f[{1, 3, 4}]

Out[2]= {2, 5, 7}

现在，如果出于某种原因（调试等），我想检查将哪些值输入Prime 函数。因为函数里有Sow命令，我可以做

In[3] := Reap[f[{1, 3, 4}]]

Out[3] := {{2, 5, 7}, {{1, 3, 4}}}

有关播种/收割的更多详细信息，请参阅Wolfram Documentation。我的问题是，是否存在与 Mathematica 的 Sow and Reap 功能等效的自然 Python？ 特别是，有没有一种方法可以在不从您想要执行的 python 函数中显式返回额外内容的情况下执行此类操作它是，编写第二个几乎相同但返回额外内容的第二个python函数，还是使用全局变量？

Answer 1

我想出了两种方法来实现类似这样的基本版本，每种方法都有自己的局限性。这是第一个版本：

farm = []

def sower(func):
    def wrapped(*args, **kw):
        farm.append([])
        return func(*args, **kw)
    return wrapped

def sow(val):
    farm[-1].append(val)
    return val

def reap(val):
    return val, farm.pop()

您可以这样使用它（基于 Mathematica 文档页面中的一个示例）：

>>> @sower
... def someSum():
...     return sum(sow(x**2 + 1) if (x**2 + 1) % 2 == 0 else x**2 + 1 for x in xrange(1, 11))
>>> someSum()
395
>>> reap(someSum())
(395, [2, 10, 26, 50, 82])

这有很多限制：

1. 任何想要使用sow 的函数都必须使用sower 装饰器进行装饰。这意味着您不能像 Mathematica 示例那样在内联表达式内部使用 sow ，例如列表推导式。您也许可以通过检查调用堆栈来破解它，但它可能会变得很丑。
2. 任何播种但未收获的价值都会永久存储在“农场”中，因此随着时间的推移，农场会变得越来越大。
3. 它没有文档中显示的“标记”功能，尽管添加起来并不难。

写这篇文章让我想到了一个更简单的实现，但权衡略有不同：

farm = []

def sow(val):
    if farm:
        farm[-1].append(val)
    return val

def reap(expr):
    farm.append([])
    val = expr()
    return val, farm.pop()

这个你可以这样使用，它有点类似于 Mathematica 版本：

>>> reap(lambda: sum(sow(x**2 + 1) if (x**2 + 1) % 2 == 0 else x**2 + 1 for x in xrange(1, 11)))
(395, [2, 10, 26, 50, 82])

这个不需要装饰器，它会清理收获的值，但它需要一个无参数函数作为它的参数，这需要你将你的播种表达式包装在一个函数中（这里使用lambda 完成） .此外，这意味着被 reaped 表达式调用的任何函数中的所有播种值都将插入到同一个列表中，这可能会导致奇怪的排序；我无法从 Mathematica 文档中看出这是 Mathematica 所做的还是什么。

Answer 2

不幸的是，据我所知，Python 中没有“播种”和“收割”的简单或惯用等价物。但是，您可以使用生成器和装饰器的组合来伪造它，如下所示：

def sow(func):
    class wrapper(object):
        def __call__(self, *args, **kwargs):
            output = list(func(*args, **kwargs))
            return output[-1]

        def reap(self, *args, **kwargs):
            output = list(func(*args, **kwargs))
            final = output[-1]
            intermediate = output[0:-1]
            return [final, intermediate]

    return wrapper()

@sow    
def f(seq, mul):
    yield seq
    yield mul
    yield [a * mul for a in seq]

print f([1, 2, 3], 4)         # [4, 8, 12]
print f.reap([1, 2, 3], 4)    # [[4, 8, 12], [[1, 2, 3], 4]]

但是，与 Mathematica 相比，这种方法有一些限制。首先，必须重写该函数，使其使用yield 而不是return，将其变成一个生成器。最后产生的值将是最终输出。

它也没有文档描述的类似“异常”的属性。装饰器@sow 只是返回一个伪装成函数的类，并添加了一个额外的参数reap。

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另一种解决方案可能是尝试使用macropy。由于它直接操纵 Python 的 AST 和字节码，因此您可能能够直接支持更符合您正在寻找的东西。 tracing 宏看起来与您想要的内容有点相似。