Python3.xで関数を動的に定義したい

Question

前提・実現したいこと

scipyライブラリに属するcurve_fit()という関数を使う際に引数に既に定義済みの関数を与えるのですが、関数の定義をユーザが指定した任意のものを使用したいのですが、何か動的に関数を定義する方法ってあるのでしょうか。

定義する関数funcには係数が１つ以上与えられ、引数は(x,係数1, 係数2, ...)の形を取るようにしたいです。

該当のソースコード

# 式を標準入力から受け取る

# 入力された式が m*x + bだった場合, 以下のような関数を定義したい
def func(x,m,b):
    return m*x + b 


# 入力された式が m*x + b + x**c だった場合、以下のような関数を定義したい'
def func(x,m,b,c):
    return m*x + b + x**c 

試したこと

式を受け取った後にファイルとして書き込む方法が簡単かつ確実だとは思うのですが、もしそれ以外に何か方法があれば知りたいです。

補足情報

Pythonバージョン : 3.7.0
OS : OSX

Comments

[tachikoma]

sympy使ったみたいにシンボリックに数式を保持したい感じですかね。

Answer 1

そもそもpythonの関数定義は「動的」であり、def文が実行されたタイミングで定義されます。なのでforの中に書けばforの中でループ回数だけ定義されます。

それはそれとして、セキュリティを気にしなくても良くて、ユーザにlambda式を書かせることを厭わないのなら（あとlambdaの範囲で書ける関数しか扱わないのなら）eval()がそのまま使えます。

>>> f = eval(input())
lambda x:x**2
>>> f(1)
1
>>> f(2)
4

もう少しひねって次のようにすることも可能でしょう。はおすすめできませんが、とにかく動きます。

>>> s1 = input("x1, x2, x3,...の形式で引数リストを与えてください:")
x1, x2, x3,...の形式で引数リストを与えてください:a,b
>>> s2 = input("pythonの数式表現で関数を記述してください:")
pythonの数式表現で関数を記述してください:a+2*b
>>> f = eval("lambda {}:{}".format(s1, s2))
>>> f(1,2)
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使い捨てのスクリプト程度なら上のような方針で書くのも一つの手ですが、実用上の安全性も考慮したい、数式的な表現で、たとえば

f(x1, x2, x3, x4) = x1 + 2*x2 + x3^2 - sin(x4)

のように記述したいとなると、構文を決めて構文解析器を書いた方が理にかなったアプローチです。

参考になりそうなリンク
python - Evaluating a mathematical expression in a string - Stack Overflow

とはいえ、構文解析器を作るのは手間なので、どうしたものか。安全で簡単な方法はすぐには思いつきません。

Comments

[ijuya_yika]

ご回答ありがとうございます。