Scala 展平深度函数混淆

Posted 2023-03-23

【中文标题】Scala 展平深度函数混淆

【英文标题】：Scala flatten depth function confusion

【发布时间】：2021-09-08 22:51:39

【问题描述】：

我对有关此功能的文档/提供的使用示例感到有些困惑。 flatten 只能发生一次吗？喜欢

List(List(1, 2), List(3, List(4, 5, 6))) -> List(1, 2, 3, List(4, 5, 6))

或者您以某种方式指定展平的深度，使其变为List(1, 2, 3, 4, 5, 6)？

因为，例如，在 JS 中，函数似乎可以flat() 进入一维数组的任何深度。 Scala flatten 可以做到这一点还是只能提升一次？

我正在尝试自己重新创建该功能，并希望模仿所需的行为并了解其工作方式可能不同的原因。

【问题讨论】：

List#flatten 只会展平 1 个级别。您可能可以自己尝试；）如果您想深度扁平化，您可能必须构建一个递归方法。

请注意，您的 List(List(1, 2), List(3, List(4, 5, 6))) 是可疑的，因为它可能被定义为 List[Any]，这在 Scala 中是一种耻辱。

@GaëlJ，由于无法定义函数的类型，因此即使是递归方法也不起作用，您可以尝试一下。您可以通过类检查和不安全的访问来做一些非常讨厌的事情，但这并不值得，当您需要动态深度展平时，这意味着您在其他地方遇到了设计问题。

像这样的嵌套列表，其中嵌套级别可能会有所不同，是树形的。它们基本上是树，而不是列表。使用实际的树类型而不是使用List。

相关***.com/questions/12160596/…

【参考方案1】：

正如在 Scala 2 中定义这样一个方法的 cmets 中提到的，以类型安全的方式执行起来并不简单。首先，Scala 2 不直接支持递归类型，因此您必须对 List[Any] 进行操作并使用运行时反射来区分元素是列表还是整数。

最近发布的Scala 3在其类型系统上有很多改进，所以我想知道是否可以在那里实现这样的方法？我试过了，我认为我能够实现可用的实现。

首先，我想知道是否可以实现递归联合类型（在打字稿中也可以实现类似的事情）：

type ListOr[A] = A | List[ListOr[A]]

不幸的是，这种类型会引发编译器错误：

非法循环类型引用：ListOr 类型的别名 ... 引用回类型本身

这很令人失望，but after some digging，我发现我可以将这样的递归类型定义为：

type ListOr[A] = A match 
  case AnyVal => AnyVal | List[ListOr[AnyVal]]
  case _ => A | List[ListOr[A]] 

它是可用的：

val ints: ListOr[Int] = List(List(1), 2, 3, List(List(4, List(5)), 6), 7, 8, List(9))

val strings: ListOr[String] = List(List("A", "B", "C"), List(List("D", List("E")), "F"), "G", "H", List("I"), "J")  

所以现在我只需要实现展平功能：

//I needed class tag for A to be able to do a match
def deepFlatten[A: ClassTag](s: ListOr[A]): List[A] =
  s match 
    case a: A => List(a)
    case ls: List[_ <: ListOr[A]] => ls.flatMap(deepFlatten(_))

它似乎工作正常：

@main
def main = 
  val i: List[Int] = deepFlatten[Int](ints) //List(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9)
  val j: List[String] = deepFlatten[String](strings)//List(A, B, C, D, E, F, G, H, I, J)

显然，这种实现可以改进（它不是尾递归），但它正在发挥作用。

由于我是 Scala 3 新手，我不确定这是否是最好的实现，但绝对可以实现任意深度的扁平化函数作为类型安全的。

Scastie with the solution.

【讨论】：

活着的好时光：)

Scala 应该可以处理这个illegal cyclic type reference: alias

@John 它不能工作，类型别名就是一个别名，它不能递归，因为它是无限的。你可以只创建一个普通的类，而不是递归的。

它在打字稿中工作。那里仍然是无限递归，但它认为它在那里被懒惰地处理，所以它不会导致循环引用错误。

【参考方案2】：

这是尝试使用简单的Tree 数据结构做类似的事情。

final case class Tree[+A](value: A, children: List[Tree[A]] = Nil)

def flattenTree[A](tree: Tree[A]): List[A] = 
  @annotation.tailrec
  def loop(remainingNodes: List[Tree[A]], acc: List[A]): List[A] =
    remainingNodes match 
      case Tree(value, children) :: tail =>
        loop(
          remainingNodes = children reverse_::: tail,
          value :: acc
        )
      
      case Nil =>
        acc
    
  
  loop(remainingNodes = tree :: Nil, acc = List.empty)

可以这样使用：

val tree = Tree(
  value = 1,
  children = List(
    Tree(value = 2),
    Tree(
      value = 3,
      children = List(
        Tree(value = 4),
        Tree(value = 5),
        Tree(value = 6)
      )
    )
  )
)

val flattenedTree = flattenTree(tree)
println(flattenedTree.mkString("[", ", ", "]"))

这将产生以下输出：

[2, 4, 5, 6, 3, 1]

如您所见，这是一个反向的 DFS（其结果也被反向）。如果顺序无关紧要，这是一种简单而有效的实现，如果顺序很重要，则可以使用代码。

另一种方法是使用如下数据结构：

sealed trait ListOr[+A] extends Product with Serializable
final case class NestedList[+A](data: List[ListOr[A]]) extends ListOr[A]
final case class SingleValue[+A](value: A) extends ListOr[A]

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可以看到运行here的代码。