C4G: Map, Filter und Reduce einzeln anwenden

Ich kann map(), filter() und reduce() einzeln verwenden, um Listen zu transformieren, zu filtern und zu aggregieren.

Lernziele

#	Lernziel	Beantwortet in
1	Ich kann map() verwenden, um eine Transformation auf jedes Element einer Liste anzuwenden.	1. Map anwenden
2	Ich kann filter() verwenden, um Elemente aus einer Liste nach einem Kriterium auszuwählen.	2. Filter anwenden
3	Ich kann reduce() verwenden, um eine Liste auf einen einzelnen Wert zu reduzieren (z.B. Summe berechnen).	3. Reduce anwenden

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Überblick

In Python sind map, filter und reduce eingebaute Funktionen oder Teil der funktionalen Programmierung. Mit diesen kann man Listen elegant transformieren, filtern und aggregieren.

Operation	Was sie tut	Eingabe → Ausgabe
map()	Transformiert jedes Element	List → List (gleiche Anzahl)
filter()	Wählt Elemente nach Kriterium	List → List (gleiche oder weniger Elemente)
reduce()	Fasst alle Elemente zusammen	List → Einzelwert

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1. Map anwenden

map(funktion, liste) wendet eine Funktion auf jedes Element an und gibt einen Iterator zurück.

# Alle Zahlen verdoppeln
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
doubled = list(map(lambda x: x * 2, numbers))
print(doubled)  # [2, 4, 6, 8, 10]

map() verändert die Originalliste nicht, sondern erzeugt eine neue:

print(numbers)  # [1, 2, 3, 4, 5] — unverändert

Weitere Beispiele

# Quadratzahlen berechnen
squares = list(map(lambda x: x * x, [1, 2, 3, 4]))
print(squares)  # [1, 4, 9, 16]

# Preise mit Mehrwertsteuer (8.1%)
prices = [10.0, 25.0, 50.0]
with_tax = list(map(lambda p: round(p * 1.081, 2), prices))
print(with_tax)  # [10.81, 27.03, 54.05]

# Strings in Grossbuchstaben
words = ["hallo", "welt", "python"]
upper = list(map(str.upper, words))
print(upper)  # ['HALLO', 'WELT', 'PYTHON']

Map mit benannter Funktion

def format_name(name: str) -> str:
    stripped = name.strip()
    return stripped[0].upper() + stripped[1:].lower()

raw_names = ["  alice", "BOB  ", " charlie "]
clean_names = list(map(format_name, raw_names))
print(clean_names)  # ['Alice', 'Bob', 'Charlie']

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2. Filter anwenden

filter(predicate, liste) behält nur die Elemente, für die das Predicate True zurückgibt.

# Nur gerade Zahlen behalten
numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]
even = list(filter(lambda x: x % 2 == 0, numbers))
print(even)  # [2, 4, 6, 8]

Weitere Beispiele

# Nur positive Zahlen
values = [-5, 3, -1, 7, 0, -2, 4]
positive = list(filter(lambda x: x > 0, values))
print(positive)  # [3, 7, 4]

# Nur Strings mit mindestens 5 Zeichen
words = ["Hi", "Hallo", "Welt", "Stream", "OK"]
long_words = list(filter(lambda w: len(w) >= 5, words))
print(long_words)  # ['Hallo', 'Stream']

# Nur bestandene Prüfungen (Note >= 4.0)
grades = [5.5, 3.5, 4.0, 2.0, 6.0, 4.5]
passed = list(filter(lambda g: g >= 4.0, grades))
print(passed)  # [5.5, 4.0, 6.0, 4.5]

Filter mit benannter Funktion

def is_valid_email(email: str) -> bool:
    at_index = email.find('@')
    return at_index > 0 and '.' in email[at_index:]

emails = ["alice@example.com", "invalid", "bob@mail.ch", "no-at-sign"]
valid = list(filter(is_valid_email, emails))
print(valid)  # ['alice@example.com', 'bob@mail.ch']

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3. Reduce anwenden

reduce(funktion, liste) kombiniert alle Elemente schrittweise zu einem einzelnen Wert. Die Funktion nimmt immer zwei Argumente: den bisherigen Wert und das nächste Element.

from functools import reduce

# Summe aller Zahlen
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
total = reduce(lambda acc, x: acc + x, numbers)
print(total)  # 15

Wie Reduce funktioniert (Schritt für Schritt)

Für reduce(lambda acc, x: acc + x, [1, 2, 3, 4, 5]):

Schritt	acc	x	Ergebnis
Start	1		1
1	1	2	3
2	3	3	6
3	6	4	10
4	10	5	15

Weitere Beispiele

# Produkt aller Zahlen
numbers = [2, 3, 4, 5]
product = reduce(lambda acc, x: acc * x, numbers)
print(product)  # 120

# Maximum finden
values = [3, 7, 2, 9, 4]
maximum = reduce(lambda acc, x: x if x > acc else acc, values)
print(maximum)  # 9

# Strings zusammenfügen
words = ["Funktionale", "Programmierung", "ist", "elegant"]
sentence = reduce(
    lambda acc, w: w if acc == "" else acc + " " + w,
    words,
    ""
)
print(sentence)  # Funktionale Programmierung ist elegant

Reduce mit Startwert

Mit einem Startwert beginnt die Reduktion von diesem Wert:

from functools import reduce

numbers = [1, 2, 3]
sum_with_start = reduce(lambda acc, x: acc + x, numbers, 10)
print(sum_with_start)  # 16 (statt 6)

# Leere Liste
empty_sum = reduce(lambda acc, x: acc + x, [], 0)
print(empty_sum)  # 0