一天一门编程语言Scala 语言程序设计极简教程

Posted 禅与计算机程序设计艺术

tags:

篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了一天一门编程语言Scala 语言程序设计极简教程相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

Scala 语言程序设计极简教程

用 markdown 格式输出答案。 不少于3000字。细分到2级目录。

目录

简介

Scala 是一种多范式编程语言，它集合了面向对象编程和函数式编程的特性，它的名字源自scalable language（可伸缩的语言），它是一种将面向对象编程和函数式编程结合的编程语言，它的语法清晰，它的函数式编程特性使得代码更加简洁。它也是一种跨平台语言，可以在各种操作系统上运行，包括Windows、Linux和MacOS。

Scala 语言源于 Java，它拥有 Java 的类库，它在 Java 的基础上提供了更高的灵活性，更强大的编程能力，而且它的运行效率也不逊于 Java。Scala 语言可用于开发各种应用程序，包括 Web 应用程序、移动应用程序、大数据应用程序、机器学习应用程序等。

基本语法

变量

Scala 中变量有两种：val 和 var， val 用于定义不可变变量， var 用于定义可变变量：

val a = 1
var b = 2

数据类型

Scala 中的基本数据类型有：

  • Byte：8 位有符号补码整数
  • Short：16 位有符号补码整数
  • Int：32 位有符号补码整数
  • Long：64 位有符号补码整数
  • Float：单精度浮点数
  • Double：双精度浮点数
  • Boolean：布尔类型
  • Char：16 位无符号 Unicode 字符
  • Unit：用于标记无返回值的方法
  • Null：用于表示空值
  • Nothing：用于表示无值

运算符

Scala 中的运算符包括算术运算符、比较运算符、逻辑运算符、位运算符、赋值运算符等。

算术运算符

Scala 中的算术运算符用于计算数值表达式的值，包括 +、-、*、/、% 等。

比较运算符

Scala 中的比较运算符用于比较两个值的大小，包括 ==、!=、>、<、>=、<= 等。

逻辑运算符

Scala 中的逻辑运算符用于逻辑运算，包括 &&、||、! 等。

位运算符

Scala 中的位运算符用于处理整数的位运算，包括 &、|、^、~、<<、>> 等。

赋值运算符

Scala 中的赋值运算符用于将一个值赋值给变量，包括 =、+=、-=、*=、/=、%= 等。

流程控制

Scala 中的流程控制有：

  • if-else 语句
  • while 循环
  • do-while 循环
  • for 循环
  • match 语句

函数

Scala 中的函数可以接受可变数量的参数，函数的定义格式如下：

def 函数名(参数列表): 返回值类型 = 
    函数体

类

Scala 中的类可以拥有字段、方法和构造函数，类的定义格式如下：

class 类名 
    类体

应用

安装

下载 Scala 的安装包，可以到官网（https://www.scala-lang.org/）下载 Scala 的最新安装包，根据系统环境，选择对应的安装包进行安装。

环境搭建

Scala 的开发环境搭建有很多种方式，可以使用 Eclipse 或 IntelliJ IDEA 等 IDE，也可以使用 sbt 或 maven 等工具，还可以使用命令行工具 scala 和 scalac 编写和编译 Scala 代码。

编程范式

Scala 作为一种多范式语言，支持面向对象编程和函数式编程，具有强大的编程能力。Scala 代码的编写非常简单，只需要使用文本编辑器打开文件，然后编写代码，最后使用 scala 和 scalac 命令编译执行。

Scala 基础语法实例讲解

变量和常量

变量

Scala 中使用 val 关键字定义不可变变量，使用 var 关键字定义可变变量。

例如：

val num: Int = 10
var name: String = "zhangsan"

上面的代码中，第一行定义了一个不可变的 Int 型变量 num，第二行定义了一个可变的 String 型变量 name。

常量

Scala 中使用 val 关键字定义常量，在定义常量时，必须初始化赋值，且之后不能修改。

例如：

val PI: Double = 3.1415926

上面的代码定义了一个常量 PI，类型是 Double，值是 3.1415926。

数据类型

Scala 是一种多范式的编程语言，在 Scala 中，可以使用 Byte、Short、Int、Long、Float、Double 等基本类型来表示数值，使用 Char 类型表示字符，使用 Boolean 类型表示真假，使用 String 类型表示字符串。

例如：

val num: Int = 10
val pi: Double = 3.1415926
val flag: Boolean = true
val c: Char = 'A'
val str: String = "hello world"

条件表达式

Scala 中使用 if 语句来表示条件判断，使用 else if 和 else 语句表示多分支判断，使用 match 语句表示模式匹配。

if 语句

Scala 中，if 语句可以表示条件判断，其语法格式如下：

if (条件表达式) 
	// 如果条件表达式为 true，则执行该语句块

例如：

val age = 20
if (age > 18) 
	println("adult")

上面的代码中，如果 age 的值大于 18，则会输出 adult。

else if 语句

Scala 中，else if 语句可以表示多分支判断，其语法格式如下：

if (条件表达式 1) 
	// 如果条件表达式 1 为 true，则执行该语句块
 else if (条件表达式 2) 
	// 如果条件表达式 1 为 false，且条件表达式 2 为 true，则执行该语句块

例如：

val age = 20
if (age > 18) 
	println("adult")
 else if (age > 0) 
	println("child")

上面的代码中，如果 age 的值大于 18，则会输出 adult，如果 age 的值大于 0 且小于等于 18，则会输出 child。

else 语句

Scala 中，else 语句可以表示其它情况，其语法格式如下：

if (条件表达式) 
	// 如果条件表达式为 true，则执行该语句块
 else 
	// 如果条件表达式为 false，则执行该语句块

例如：

val age = 20
if (age > 18) 
	println("adult")
 else 
	println("child")

上面的代码中，如果 age 的值大于 18，则会输出 adult，如果 age 的值不大于 18，则会输出 child。

match 语句

Scala 中，match 语句可以表示模式匹配，其语法格式如下：

match 
	case 模式表达式 1 => 语句块 1
	case 模式表达式 2 => 语句块 2
	// ...
	case _ => 语句块 n

例如：

val age = 20
age match 
	case 20 => println("20")
	case 30 => println("30")
	case _  => println("other")

上面的代码中，如果 age 的值等于 20，则会输出 20，如果 age 的值等于 30，则会输出 30，如果 age 的值不等于 20 和 30，则会输出 other。

循环操作

Scala 中使用 while 循环表示循环，使用 for 循环表示遍历。

while 循环

Scala 中，while 循环可以表示循环，其语法格式如下：

while (条件表达式) 
	// 如果条件表达式为 true，则重复执行该语句块

例如：

var i = 0
while (i < 10) 
	println(i)
	i += 1

上面的代码中，初始化了一个变量 i，然后使用 while 循环，只要 i 小于 10，就会输出 i 的值，然后让 i 的值加 1，继续判断，如此循环下去，直到 i 等于 10，退出循环。

for 循环

Scala 中，for 循环可以表示遍历，其语法格式如下：

for (变量 <- 遍历表达式) 
	// 对于遍历表达式中的每个元素，执行该语句块

例如：

for (i <- 0 until 10) 
	println(i)

上面的代码中，使用 for 循环，遍历 0 到 10（不包括 10）之间的每个数字，然后输出该数字。

函数

Scala 中使用 def 关键字来定义函数，例如：

def add(x: Int, y: Int): Int = x + y

上面的代码定义了一个名为 add 的函数，该函数接受两个参数，都是 Int 类型，并返回一个 Int 类型的结果，即两个参数的和。

类

Scala 中使用 class 关键字来定义一个类，例如：

class Person(val name: String, val age: Int)

上面的代码定义了一个名为 Person 的类，该类有两个参数，name 和 age，同时它们也是类的两个属性。

对象

Scala 中使用 object 关键字来定义一个单例对象，例如：

object Person 
  def sayHello(): Unit = 
    println("Hello")

上面的代码定义了一个名为 Person 的单例对象，它有一个名为 sayHello 的方法，该方法用于输出一句“Hello”。

模式匹配

Scala 中使用 match 关键字来实现模式匹配，例如：

val num = 5
num match 
  case 1 => println("one")
  case 2 => println("two")
  case 3 => println("three")
  case 4 => println("four")
  case 5 => println("five")
  case _ => println("other")

上面的代码中，使用 match 关键字来匹配 num 的值，如果 num 等于 1，则输出“one”，如果 num 等于 2，则输出“two”，依次类推，如果 num 的值不等于任何一个 case 的值，则输出“other”。

Scala 编程实践

面向对象编程

Scala 是一种面向对象的编程语言，它支持面向对象编程的所有特性，例如封装、继承和多态。

封装
Scala 支持封装，可以使用 private 关键字将类的属性和方法标记为私有的，外部代码无法访问。例如：

class Person 
  private val name: String = "John"
  private def sayHello(): Unit = 
    println(s"Hello, I'm $name")

继承
Scala 支持继承，可以使用 extends 关键字来声明子类，子类可以访问父类的属性和方法。例如：

class Student(override val name: String) extends Person

多态
Scala 支持多态，可以使用多态性来实现代码的复用。例如：

trait Animal 
  def makeNoise(): Unit


class Cat extends Animal 
  override def makeNoise(): Unit = 
    println("Meow")
  


class Dog extends Animal 
  override def makeNoise(): Unit = 
    println("Woof")

函数式编程

Scala 是一种函数式编程语言，它支持函数式编程的所有特性，例如函数式编程中的高阶函数。

高阶函数
Scala 支持高阶函数，可以将函数作为参数传递给另一个函数，或者将函数作为另一个函数的返回值。例如：

def apply(f: Int => Int, x: Int): Int = f(x)
def addOne(x: Int): Int = x + 1
val result = apply(addOne, 5)
println(result)

上面的代码中，apply 方法接受两个参数，第一个参数是一个函数，第二个参数是一个 Int 类型的参数，apply 方法将第二个参数传递给第一个参数函数，并返回函数的结果。

并发编程

Scala 是一种并发编程语言，它支持并发编程的所有特性，例如多线程编程。

多线程编程
Scala 支持多线程编程，可以使用 Scala 的 Future API 来实现多线程编程。例如：

import scala.concurrent.Future
import scala.concurrent.ExecutionContext.Implicits.global

val f1: Future[Int] = Future 
  Thread.sleep(1000)
  1 + 1


val f2: Future[Int] = Future 
  Thread.sleep(1000)
  2 + 2


val result: Future[Int] = for 
  r1 <- f1
  r2 <- f2
 yield r1 + r2

result.onComplete 
  case scala.util.Success(value) => println(s"Result: $value")
  case scala.util.Failure(e) => e.printStackTrace

上面的代码中，使用 Future API 来实现多线程编程，它启动了两个线程，然后使用 for 语句将它们的结果进行组合，最后通过 onComplete 方法来处理最终的结果。

Scala 函数式编程代码实例讲解

Scala 函数式编程是一门编程语言，它是基于面向对象编程语言的一种改进。它是由Martin Odersky开发的，可以在JVM上运行。Scala函数式编程语言旨在结合面向对象编程和函数式编程，以提供一种简单而强大的编程语言。它具有简洁的语法，并且比Java更加灵活，可以更容易地实现函数式编程。

本课程将介绍 Scala 函数式编程的基础知识，以及如何使用 Scala 函数式编程语言来实现复杂的编程任务。

本节旨在帮助学生掌握 Scala 函数式编程的基础知识，并能够使用 Scala 函数式编程语言来实现复杂的编程任务。

Scala 函数式编程代码实例

2.1 定义函数

Scala 函数式编程的基本概念是定义函数。函数是一种可以接受输入参数并产生输出结果的特殊类型的定义。

定义函数的简单方法是使用函数定义语句：

def functionName (parameterlist) : returnType = 
    //函数体
    expression
    //返回表达式
    return expression

其中，functionName是函数的名称，parameterlist是参数列表，returnType是函数返回值的类型，expression是函数体。

例如，定义一个叫做add的函数，它接受两个整数参数，并返回它们的和：

def add(a: Int, b: Int): Int = 
    //函数体
    val result = a + b
    //返回表达式
    return result

2.2 使用函数

可以通过函数调用语句来使用函数：

functionName (parameterlist)

例如，可以使用以下语句调用上面定义的add函数：

add(2,3)

2.3 高阶函数

Scala 函数式编程支持高阶函数，也就是函数可以接受函数作为参数，也可以返回函数。

例如，可以使用以下函数定义来定义一个高阶函数：

def applyFunction(f: Int => Int, x: Int): Int = 
    f(x)

它接受一个函数f(x)作为参数，并返回f(x)的结果。

例如，可以使用以下代码调用它：

def square(x: Int): Int = 
    x * x


applyFunction(square, 4)

2.4 函数式编程

Scala 函数式编程语言还支持函数式编程，即函数可以作为另一个函数的参数。

例如，可以使用以下函数定义来定义一个函数式编程函数：

def map(f: Int => Int, l: List[Int]): List[Int] = 
    l.map(f)

它接受一个函数f(x)和一个整数列表l，并返回一个新的列表，其中每个元素都是f(x)的结果。

例如，可以使用以下代码调用它：

def square(x: Int): Int = 
    x * x


map(square, List(1,2,3,4))

它将返回一个新的列表，其中每个元素都是1,2,3,4的有序平方：

List(1,4,9,16)

2.5 函数式编程的优势

函数式编程可以提高程序的可读性和可扩展性，并且更容易维护和测试。

例如，以上代码可以轻松地扩展，可以在map函数中添加更多的功能，以满足不同的需求。

而且，由于函数式编程的函数是可组合的，因此可以将代码分解成更小的函数，从而更容易理解和维护。

函数式编程还可以更有效地使用内存，因为函数不需要在内存中创建新的变量来存储数据，而是直接对原始数据进行操作。

最后，函数式编程往往更容易并行化，因为它的函数可以在多个CPU上同时运行。

Scala 语言实现斐波那契数列

一、斐波那契数列

斐波那契数列（Fibonacci Sequence），又称黄金分割数列，指的是这样一个数列：1，1，2，3，5，8，13，21，…，即从第3项开始，每一项都等于前两项之和，如：

F n = F n − 1 + F n − 2 F_n = F_n-1 + F_n-2 Fn​=Fn−1​+Fn−2​

斐波那契数列的性质有：

（1）任何一个斐波那契数列都可以由0和1开始：

F 0 = 0 , F 1 = 1 F_0 = 0, F_1 = 1 F0​=0,F1​=1

（2）斐波那契数列的通项公式为：

F n = 1 5 [ ϕ n − ( 1 − ϕ ) n ] F_n = \\frac1\\sqrt5[\\phi^n-(1-\\phi)^n] Fn​=5 ​1​[ϕn−(1−ϕ)n]

其中， ϕ \\phi ϕ 为黄金分割数，取值为：

ϕ = 1 + 5 2 \\phi=\\frac1+\\sqrt52 ϕ=21+5 ​​

（3）斐波那契数列的前12项为：

0 , 1 , 1 , 2 , 3 , 5 , 8 , 13 , 21 , 34 , 55 , 89 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89 0,1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89

二、Scala 语言实现斐波那契数列

（1）使用递归实现

递归是一种解决问题的方法，其思想是：把一个复杂的问题分解为多个相似的子问题，直到最后子问题可以简单的直接求解，原问题的解即子问题的解的合并。以斐波那契数列为例，考虑到 n 个月后的兔子对数，它可以由 n-1 个月后和 n-2 个月后的兔子对数之和来得出，因此可以使用递归的方法来实现斐波那契数列，Scala 语言实现如下：

def fibonacci(n: Int): Int = 
    if (n <= 1)
        return n
    else
        return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2)

（2）使用循环实现

每次计算斐波那契数列时，都会计算多次之前的数列值，可以使用循环来实现斐波那契数列，Scala 语言实现如下：

def fibonacci(n: Int): Int = 
    if (n <= 1)
        return n

    var first = 0
    var second = 1
    var result = 0

    for (i <- 2 to n) 
        result = first + second
        first = second
        second = result
    

    return result

（3）使用矩阵乘法实现

可以使用矩阵乘法来实现斐波那契数列，Scala 语言实现如下：

def fibonacci(n: Int): Int = 
    if (n <= 1)
        return n

    var matrix = Array.ofDim[Int](2, 2)
    matrix(0)(0) = 1
    matrix(0)(1) = 1
    matrix(1)(0) = 1
    matrix(1)(1) = 0

    var resultMatrix = pow(matrix, n - 1)
    return resultMatrix(0)(0)


def pow(x: Array[Array[Int]], n: Int): Array[Array[Int]] = 
    var result = Array.ofDim[Int](2, 2)
    result(0)(0) = 1
    result(0)(1) = 0
    result(1)(0) = 0
    result(1)(1) = 1

    var tmp = x

    for (i 以上是关于一天一门编程语言Scala 语言程序设计极简教程的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
 

 一天一门编程语言Go 语言程序设计极简教程


 一天一门编程语言Matlab 语言程序设计极简教程


 一天一门编程语言R 语言程序设计极简教程


 一天一门编程语言JavaScript 语言程序设计极简教程


 一天一门编程语言Rust 语言程序设计极简教程


 一天一门编程语言Lisp 语言程序设计极简教程