Что такое модуль `functools` в Python и каковы его основные функции?

Модуль functools — это часть стандартной библиотеки Python, предоставляющая высокоуровневые функции для работы с другими функциями или вызываемыми объектами. Он используется для функционального программирования, оптимизации и упрощения кода.

Основные функции и их применение:

• @lru_cache(maxsize=128): Декоратор для мемоизации (кэширования) результатов функции. Ускоряет повторные вызовы функций с одинаковыми аргументами, особенно полезен для рекурсивных функций или дорогих вычислений.
• functools.partial(func, *args, **kwargs): Создаёт новую функцию с частично применёнными аргументами. Позволяет "зафиксировать" некоторые аргументы исходной функции, упрощая её использование в контекстах, где требуется функция с меньшим числом параметров (например, в колбэках).
• @functools.wraps(wrapped): Декоратор, используемый при создании других декораторов. Он копирует имя, docstring, модуль и другие метаданные оборачиваемой функции в функцию-обёртку, что улучшает отладку и интроспекцию.
• functools.reduce(function, iterable[, initializer]): Применяет функцию к элементам последовательности, сводя её к единственному значению. (В Python 3 перенесён из встроенных функций в functools).

Пример использования @lru_cache:

from functools import lru_cache

@lru_cache(maxsize=None) # maxsize=None означает неограниченный кэш
def fibonacci(n: int) -> int:
    if n < 2:
        return n
    return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2)

# Без кэша вычисление fibonacci(30) было бы значительно медленнее
print(fibonacci(30))

Пример использования functools.partial:

from functools import partial

def power(base: int, exponent: int) -> int:
    return base ** exponent

# Создаём новую функцию, которая возводит число в квадрат
square = partial(power, exponent=2)
print(square(5)) # Выведет 25 (5^2)

# Создаём функцию, которая возводит 2 в степень
power_of_two = partial(power, base=2)
print(power_of_two(3)) # Выведет 8 (2^3)