Python lambda入門：無名関数とsort・map・filter活用

名前をつけるまでもない関数

Python で関数を作るときは、たいてい def を使って名前をつけ、使い回せるようにファイル内に定義します。一方の lambda は、それをぐっとコンパクトにした無名関数です。わざわざ def で関数を定義するほどでもない、そんな場面でサッと書けるのが魅力です。

まずは両者を並べて、その形を見てみましょう。

def double(x):
    return x * 2

double_lambda = lambda x: x * 2

print(double(5))
print(double_lambda(5))

同じ処理をするふたつの関数を見比べてみましょう。lambda 版が 1 行に収まっているのは、まさにそれが存在意義だからです。つまり、使い捨ての場面でサクッと使う、使い捨ての関数というわけですね。

構文

lambda <params>: <expression>

• <params> は def で書くときと同じ引数リストです。デフォルト値や *args、**kwargs もそのまま使えます。
• <expression> は式をひとつだけ書きます。その評価結果がそのまま戻り値になります。

具体例を見てみましょう。

add = lambda a, b: a + b
print(add(3, 4))

square = lambda n: n * n
print(square(8))

greet = lambda name="world": f"Hello, {name}"
print(greet())
print(greet("Rosa"))

return は書きません。式の値がそのまま戻り値になります。

lambda の唯一の制約

lambda に書けるのは 1 つの式だけです。文（ステートメント）は入れられません。

# These don't work:
# bad = lambda x: x = x + 1         # can't assign
# worse = lambda x:                 # can't have if/elif/else as statements
#     if x > 0:
#         return x
#     else:
#         return -x

ただし、三項演算子なら使えます。

signed = lambda x: x if x > 0 else -x
print(signed(-5))
print(signed(5))

もし式を 2 つ以上書きたくなったら、それは def に切り替えるサインです。

lambda が本当に活きる場面

変数に代入して使う lambda は、名前付きの def に比べてほぼ間違いなく見劣りします。

# Don't do this.
double = lambda x: x * 2

これは def double(x): return x * 2 と比べて完全に劣っています。読みやすさは変わらないうえに、lambda 版だとスタックトレースに <lambda> というありがたくない名前が出てくるので、デバッグ時にかえって不便です。

python の lambda が本領を発揮する場面はひとつだけ。高階関数にインラインで渡す引数として使うときです。

sorted の key に lambda を渡す

定番の使い方がこれです。

users = [
    {"name": "Ada", "age": 36},
    {"name": "Boris", "age": 28},
    {"name": "Ciara", "age": 44},
]

by_age = sorted(users, key=lambda u: u["age"])
print(by_age)

sorted の key には「要素を受け取って、並び替えに使う値を返す関数」を渡します。この用途なら一行で書けるラムダ式がぴったりで、わざわざ def で名前付き関数を定義するのは大げさに感じるはずです。

タプルを返すようにすれば、複数のキーでまとめて並び替えることもできます:

records = [("Ada", 2), ("Boris", 1), ("Ada", 1), ("Boris", 3)]

by_name_then_version = sorted(records, key=lambda r: (r[0], r[1]))
print(by_name_then_version)

min・max・filter・map での活用

これらの組み込み関数も、オプションで関数を引数に取るという点で同じ話です。

prices = [{"item": "apple", "cost": 0.50}, {"item": "bread", "cost": 2.00}]

cheapest = min(prices, key=lambda p: p["cost"])
print(cheapest)

# map: apply a function to each item
numbers = [1, 2, 3, 4]
doubled = list(map(lambda n: n * 2, numbers))
print(doubled)

# filter: keep items where the function returns true
evens = list(filter(lambda n: n % 2 == 0, numbers))
print(evens)

map や filter を使う場面では、リスト内包表記の方がスッキリ書けることがほとんどです。

numbers = [1, 2, 3, 4]

doubled = [n * 2 for n in numbers]
evens = [n for n in numbers if n % 2 == 0]
print(doubled, evens)

ほとんどのPythonistaが map や filter より内包表記を好むのは、こうした理由からです。一方で sorted、min、max のように内包表記で書き換えるショートカットがない場面では、lambda がやはりしっくりきます。

lambda と operator モジュール

「キーを取り出すだけ」「属性を取り出すだけ」といった用途のlambdaなら、Python標準の operator モジュールのほうが速くて読みやすい代替になります。

from operator import itemgetter, attrgetter

users = [{"name": "Ada", "age": 36}, {"name": "Boris", "age": 28}]

# These two are equivalent:
a = sorted(users, key=lambda u: u["name"])
b = sorted(users, key=itemgetter("name"))

print(a)
print(b)

大きな差ではありませんが、すでに operator をインポートしているコードなら、こちらの方が少し宣言的に読めます。

def に戻すべきケース

次のどれかに当てはまるなら、素直に def で書きましょう。

1. ロジックが1つの式にすっきり収まらない。
2. 関数に名前を付けた方が可読性が上がる。
3. 同じロジックを複数箇所で使う。
4. docstring を付けたい(ラムダには docstring を持たせられません)。

覚えておきたいのは、Python は行数を競うものではないということ。ロジックが少しでも複雑になってきたら、1行の lambda より3行の名前付き関数の方が、ほぼ間違いなく読みやすくなります。

次は:デコレータ

lambda は関数を「値」として持ち回るための道具でした。デコレータはこの発想をさらに一歩進めて、任意の関数をログ出力・計測・キャッシュ・認証といった再利用可能な振る舞いで包めるようにします。しかも、その関数の上の行に @ を1つ書くだけ。次のページで扱います。