Scala 列表连接，::: vs ++

Posted 2023-02-16

【中文标题】Scala 列表连接，::: vs ++

【英文标题】：Scala list concatenation, ::: vs ++

【发布时间】：2011-09-27 10:46:27

【问题描述】：

::: 和 ++ 在 Scala 中连接列表有什么区别吗？

scala> List(1,2,3) ++ List(4,5)
res0: List[Int] = List(1, 2, 3, 4, 5)

scala> List(1,2,3) ::: List(4,5)
res1: List[Int] = List(1, 2, 3, 4, 5)

scala> res0 == res1
res2: Boolean = true

从the documentation 看来，++ 更通用，而::: 是List 特定的。提供后者是因为它用于其他函数式语言吗？

【问题讨论】：

另外，::: 是一个前缀运算符，就像所有以 : 开头的方法一样

答案几乎描述了 Scala 围绕列表和 Scala 中的运算符一致性（或缺乏后者）演变的方式。有点不幸的是，这么简单的事情有这么长的细节，以混淆和浪费任何 Scala 学习者的时间。我希望它会在 2.12 中趋于平稳。

【参考方案1】：

不同点是第一句被解析为：

scala> List(1,2,3).++(List(4,5))
res0: List[Int] = List(1, 2, 3, 4, 5)

而第二个例子被解析为：

scala> List(4,5).:::(List(1,2,3))
res1: List[Int] = List(1, 2, 3, 4, 5)

所以如果你使用宏，你应该小心。

此外，两个列表的++ 调用::: 但开销更大，因为它要求隐式值具有从列表到列表的构建器。但是从这个意义上说，微基准测试并没有证明任何有用的东西，我猜编译器优化了这样的调用。

热身后的微基准。

scala>def time(a: => Unit): Long =  val t = System.currentTimeMillis; a; System.currentTimeMillis - t
scala>def average(a: () => Long) = (for(i<-1 to 100) yield a()).sum/100

scala>average (() => time  (List[Int]() /: (1 to 1000))  case (l, e) => l ++ List(e)  )
res1: Long = 46
scala>average (() => time  (List[Int]() /: (1 to 1000))  case (l, e) => l ::: List(e )  )
res2: Long = 46

正如 Daniel C. Sobrai 所说，您可以使用 ++ 将任何集合的内容附加到列表中，而使用 ::: 您只能连接列表。

【讨论】：

请张贴您不太简单的微基准测试，我会投票赞成。

【参考方案2】：

始终使用:::。有两个原因：效率和类型安全。

效率

x ::: y ::: z 比x ++ y ++ z 快​​，因为::: 是右结合的。 x ::: y ::: z 被解析为x ::: (y ::: z)，在算法上比(x ::: y) ::: z 快（后者需要O(|x|) 多步）。

类型安全

::: 只能连接两个 Lists。使用++，您可以将任何集合附加到List，这很糟糕：

scala> List(1, 2, 3) ++ "ab"
res0: List[AnyVal] = List(1, 2, 3, a, b)

++也容易和+混淆：

scala> List(1, 2, 3) + "ab"
res1: String = List(1, 2, 3)ab

【讨论】：

仅连接 2 个列表时，没有区别，但在 3 个或更多列表的情况下，您有一个好点，我通过快速基准确认了这一点。但是，如果您担心效率，则应将x ::: y ::: z 替换为List(x, y, z).flatten。 pastebin.com/gkx7Hpad

请解释一下，为什么左关联连接需要更多的 O(x) 步骤。我认为它们都适用于 O(1)。

@pacman 列表是单独链接的，要将一个列表附加到另一个列表，您需要复制第一个列表，并在末尾附加第二个列表。因此，相对于第一个列表中的元素数量，串联是 O(n)。第二个列表的长度不会影响运行时间，因此最好将长列表附加到短列表而不是将短列表附加到长列表。

@pacman Scala 的列表是不可变的。这就是为什么我们在进行连接时不能只替换最后一个链接。我们必须从头开始创建一个新列表。

@pacman 复杂度始终与x 和y 的长度成线性关系（z 在任何情况下都不会迭代，因此对运行时间没有影响，这就是为什么它更好的原因将一个长列表附加到一个短列表，而不是相反），但渐近复杂性并不能说明整个故事。 x ::: (y ::: z) 迭代 y 并附加 z，然后迭代 x 并附加 y ::: z 的结果。 x 和 y 都被迭代一次。 (x ::: y) ::: z迭代x并追加y，然后迭代x ::: y的结果并追加z。 y 仍然迭代一次，但 x 在这种情况下被迭代两次。

【参考方案3】：

遗产。 List 最初被定义为函数式语言：

1 :: 2 :: Nil // a list
list1 ::: list2  // concatenation of two lists

list match 
  case head :: tail => "non-empty"
  case Nil          => "empty"

当然，Scala 以一种特别的方式发展了其他集合。当 2.8 发布时，集合被重新设计以实现最大的代码重用和一致的 API，因此您可以使用 ++ 连接任何两个集合——甚至是迭代器。然而，List 必须保留其原始运算符，除了一两个已弃用的运算符。

【讨论】：

那么现在最好避免::: 支持++ 吗？也使用+: 而不是::?

:: 很有用，因为模式匹配（见丹尼尔第二个例子）。你不能用+:

我觉得最好同时拥有 List 惯用操作（如 :: 和 :::）和其他集合共有的更一般的操作。我不会从语言中删除任何一个操作。

@paradigmatic Sc​​ala 2.10 具有 :+ 和 +: 对象提取器。

@samthebest 您可以在模式匹配中使用+:。没有理由在模式匹配或其他地方使用::，除非你有审美偏好。

【参考方案4】：

::: 仅适用于列表，而 ++ 可用于任何可遍历的对象。在当前实现 (2.9.0) 中，如果参数也是 List，++ 将回退到 :::。

【讨论】：

因此很容易同时使用 ::: 和 ++ 处理列表。这可能会给代码/样式带来混乱。