python의 built-in function인 lambda, map, filter, 그리고 reduce에 대한 쉬운 이해와 사용법

lambda, map, filter 그리고 reduce는 python 코딩에서 자주 활용되는 대표적인 built-in function입니다. (reduce는 python3에서 built-in에서는 제거되었습니다)

lambda, map, filter 는 특히 데이터 분석에서 pre-processing하는 과정에서 정말 많이 활용되는 매우 실용적인 기능입니다. 이러한 기능들이 바로 python의 매력을 한 층 끌어올려주는 것 같습니다. 하지만, 기존 java에서 넘어오신 분들이나 코딩을 막 입문하신 분들이라면, 다소 생소할 수 있기 때문에 잘 활용하지 못하는 경향이 있고, 자주 활용하지 않다보니 점점 사용법도 잊혀져 갑니다.

그래서 이번 포스팅에서는 간단한 예제들과 함께 lambda, map, filter, 그리고 reduce 4종세트에 대해 전반적인 이해와 사용법 그리고 조심해야할 점들을 공유하고자 합니다.

lambda

lambda는 개인적으로 매우 자주 활용하는 function입니다.

1. 일단 편합니다
2. 간단합니다
3. 직관적입니다

저는 간단한 함수는 왠만하면 lambda로 처리하려고 합니다.

lambda는 한 줄로 작성가능한 함수이며, 반드시 1줄 이상 넘어가면 안됩니다.

아마 앞으로 나오는 예제들을 보시면 바로 이해가 가실겁니다.

lambda 예제

f = lambda x: x*2
print(f)
# <function __main__.<lambda>(x)>
# lambda에 함수콜을 안해주면 객체가 print 됩니다

f(2)
# 4

# lambda w/ multi parameters
f = lambda x, y: x+y
f(1, 2)
# 3

# lambda w/ multi parameters
f = lambda x, y, z: x+y+z
f(1, 2, 3)
# 6

# lambda 식 안에 조건문
f = lambda x: x if x==1 else 999
f(1)
# 1

f(2)
# 999

# int와 string을 혼용해서 사용가능
f = lambda x: x if x==1 else 'WRONG'
f(1)
# 1

f(2)
#'WRONG'

pandas의 DataFrame에도 활용할 수 있습니다.

import pandas as pd

df = pd.DataFrame([1, 2, 3, 4, 5], columns=['number'])
df

df['squared'] = df['number'].apply(lambda x: x**2)
df

Map

map 은 기본적으로 map(함수, 리스트) 구조로 되어 있습니다.

즉, 리스트가 함수에 자동으로 iterate하면서 대입되고, 결과를 return 받을 수 있습니다.

map 예제

sample_data = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
map(lambda x: x*2, sample_data)
# <map at 0x7f736c12acf8>

map을 단순히 출력하면 객체가 출력되게 됩니다 (python3 기준이며, python2에서는 list가 return 됩니다)

sample_data = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

list(map(lambda x: x*2, sample_data))
# [2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20]

# map에 multi parameter를 넘겨줄 수 있습니다
sample_data = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
sample_data_2 = [0, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55]
list(map(lambda x, y: x+y, sample_data, sample_data_2))
# [1, 3, 5, 7, 10, 14, 20, 29, 43, 65]

# 아름다운 python문법은 넘겨주는 list의 size가 달라도 되며, 작은 알아서 size에 맞춰줍니다
sample_data = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
sample_data_2 = [1, 1, 1, 10, 100]
list(map(lambda x, y: x+y, sample_data, sample_data_2))
# [2, 3, 4, 14, 105]

Filter

filter 는 언뜻보기에는 map과 형식이 비슷해 보입니다.

사용하기 위해서는 map과 마찬가지로 filter(함수, 리스트) 로 사용할 수 있습니다.

다만, map과 다른 점은 filter는 return 값이 true이면 해당 객체는 유지하고, false이면 버립니다. 말 그대로 걸러내는 용도입니다.

sample_data = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
result = filter(lambda x: True if (x % 2 == 0) else False, sample_data)
# result도 filter객체를 return 받기 때문에 list로 묶어서 출력해줍니다.
print(list(result))
# [2, 4, 6, 8, 10]

result = list(filter(lambda x: (x % 2 == 0), sample_data))  
print(result)
# [2, 4, 6, 8, 10]

Reduce

reduce 역시 함수와 리스트를 입력 받아 함수의 조건에 따른 연산을 합니다. reduce(함수, 리스트) 형태로 동일한 interface로 사용하되, 앞선 map이나 filter와는 달리 리스트에서 순차적 멤버들을 뽑아서 연산을 한 뒤, 그 결과값을 다음 멤버와 연산을 진행합니다. 그리고, 결국 결과값은 단일로 출력이 됩니다. 설명하자니 어렵네요. 아래 그림을 보시면, 훨씬 이해가 쉽습니다.

그리고, reduce는 python2에서는 빌트인으로 제공되었으나, python3부터는 funtools 패키지 안에 있는 reduce를 모듈을 import 해와야합니다.

reduce 연산 과정

from functools import reduce

sample_data = [47, 11, 42, 13]
reduce(lambda x,y: x+y, sample_data)
# 113

즉, 최종 값은 113이 출력될 수 있도록 리스트를 reduce 했습니다.

또한, 아래와 같이 연산이 아닌 조건문을 통해 reduce 할 수도 있습니다.

reduce(lambda x, y: x if x>y else y, [1, 2, 3, 4])
# 4

[보너스] Sort에 Lambda 활용

일반적으로 list에 있는 sort 함수를 호출해주면 리스트 안에 있는 객체들을 정렬해줍니다.

sample_data = [5, 3, 1, 2, 8, 6, 4, 10, 9, 7]
sample_data.sort()
print(sample_data)
# [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

하지만, list 안에 있는 객체들이 숫자형이 아닌 class형이라면 어떻게 될까요?

class Student:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
        
john = Student('John', 10)
peter = Student('Peter', 20)
teddy = Student('Teddy', 30)

students = [peter, teddy, john]
students.sort()
# TypeError: '<' not supported between instances of 'Student' and 'Student'

students를 정렬하고자 한다면, TypeError를 띄워주게 됩니다.

즉, 어떤 기준으로 정렬해야할지 모호하기 때문에 생기는 문제입니다. 우리는 이러한 문제는 lambda를 통해 해결할 수 있습니다.

students.sort(key=lambda x: x.age)
for student in students:
    print(student.name)

# John
# Peter
# Teddy

python은 정말 유연한 언어라는 생각이 듭니다.

혹자는 처음 코딩에 입문하는 사람에게 python만큼 쉬운 언어가 없다고는 하지만, 저는 주변에 python 언어를 정말 fancy하게 잘 활용하는 사람은 보기 힘든 것 같다라는 생각이 듭니다. python만이 가지고 있는 유려한 기능을 제대로 활용하지 못 한다면 진정한 python 언어의 장점을 100% 활용하고 있다고 보기 어렵겠죠.

오늘 소개해드린 lambda, map, filter 그리고 reduce 뿐만아니라, 앞으로 decorator, generator등등 꼭 알면 유용한 기능들을 더욱 쉽게 공유해드릴 수 있도록 하겠습니다.