Scala中的集合类型

Posted 2022-08-13 dabokele

　　本章主要介绍Scala中的集合类型，主要包括：Array, ListBuffer, Arraybuffer, Set, Map和Tuple。
　　

一、序列

　　序列类型的对象中包含多个按顺序排列好的元素，可以访问其中特定位置的元素。序列类型主要包括List，Array， ListBuffer， ArrayBuffer 。

1、List

　　List在前一章已经介绍过，略。

2、Array

　　数组在很多编程语言中都会用到。下面代码中包括了如何定义一个Array类型变量，如何在定义Array变量时赋初始值，以及如何访问和更新特定位置的元素。

val fiveInts = new Array[Int](5) // 生成一个长度为5的数组
val fiveToOne = Array(5, 4, 3, 2, 1)     // 生成一个长度为5的数组并初始化
fiveInts(0) = fiveToOne(4)     // 访问指定位置上的元素并赋值
fiveInts

　　运行结果如下，
　　

　　Scala中的数组和Java中的数组是相同的。

3、ListBuffer

　　ListBuffer类型的完整路径名为scala.collection.mutable.ListBuffer。
　　在ListBuffer对象的前面和后面增加新元素都非常的方便，使用+=方法在该对象后新增元素，使用+=:在该对象前新增元素。当元素添加完毕后，调
用toList方法将ListBuffer对象转化成List，使得构建List对象更加高效。

import scala.collection.mutable.ListBuffer

val buf = new ListBuffer[Int]
buf += 1
buf += 2
buf
3 +=: buf
buf.toList

　　结果如下，
　　

4、ArrayBuffer

　　ArrayBuffer的完整路径是scala.collection.mutable.ArrayBuffer。ArrayBuffer和Array类似，支持所有Array上的操作。
　　使用ArrayBuffer的好处是，定义时可以不指定长度。并且在ArrayBuffer的头部和尾部添加或移除元素更加便捷。

import scala.collection.mutable.ArrayBuffer

val buf = new ArrayBuffer[Int]()
buf += 12
buf += 15
buf
buf.length
buf(0)

　　运行结果如下，
　　

5、String

　　String对象本质上是字符序列。可以直接在String对象上进行遍历，遍历的内容就是该对象的每一个字符元素。

val a = "abcdefg"
a.foreach(println)

def hasUpperCase(s: String) = s.exists(_.isUpper)
hasUpperCase("Robert Frost")
hasUpperCase("e e cummings")

　　运行结果如下，
　　

二、Set和Map

　　Scala中同时提供了mutable和immutable类型的Set和Map类型。有关Set和Map类型的类继承关系，如下图所示，
　　Map类继承关系：
　　

　　Set类继承关系：
　　

　　从上面两图可以看到，分别有三个Map和Set命名的trait，只不过这三个trait位于不同的package中。直接使用Map或者Set，在默认情况下，使用的是imutable这个。如果想要实现mutable类型的Set或Map需要显式的import。
　　下面分别介绍Set和Map类型。

1、Set

　　Set对象中不会包含重复元素。下面将一个String类型变量切割成单词，然后生成一个Set对象。

val text = "See Spot run. Run, Spot. Run!"
val wordsArray = text.split("[ !,.]+")

val words = mutable.Set.empty[String]
for (word <- wordsArray)
    words += word.toLowerCase

words

　　运行结果如下，最终的Set对象中只包含了三个不重复的元素。
　　

　　Set对象上的常用操作列表如下，注意区分哪些是mutable类型的Set，哪些是imutable类型的Set。

操作符	作用及结果
val nums = Set(1, 2, 3)	生成一个新的Set对象，并初始化
nums + 5	新增一个元素，得到一个新的Set对象，结果为Set(1, 2, 3, 5)
nums - 3	删除Set中的一个元素，结果为Set(1, 2, 5)
nums ++ List(5, 6)	将List中的元素全部增加到Set中，结果为Set(1, 2, 3, 5, 6)
nums -- List(1, 2)	去除Set中的包含在List中的元素，结果为Set(3)
nums $ Set(1, 3, 5, 7)	返回两个Set对象中共有的元素，结果为Set(1, 3)
nums.size	获取当前Set中的元素个数，结果为3
nums.contains(3)	判断nums中是否包含指定元素，结果为true
import scala.collection.mutable	引入mutable类型的Set对象
val words = mutable.Set.empty[String]	生成一个空的mutable.Set对象
words += "the"	往words中增加元素，words的内容随之发生变化，结果为Set(the)
words -= "the"	从words中移除元素，此时words为空，结果为Set()
words ++= List("do", "re", "mi")	将List中的元素全部添加到words中，结果为Set(do, re, mi)
words --= List("do", "re")	将List中包含的元素从words中移除，结果为Set(mi)
words.clear	清空words，移除全部元素，结果为Set()

2、Map

　　直接看示例，展示了如何新建Map对象，如何往Map对象中添加键值对，以及如何从Map对象中获取指定key的value值。

val map = mutable.Map.empty[String, Int]
map("hello") = 1
map("there") = 2
map
map("hello")

　　运行结果为，
　　

　　Map上的常见操作如下，注意区分哪些是mutable类型的Map对象，哪些是imutable类型的Map对象。

操作符	作用及结果
val nums = Map("i" -> 1, "ii" -> 2)	生成一个新的Map对象，并初始化
nums + ("vi" -> 6)	新增一个元素，得到一个新的Map对象，结果为Map(i -> 1, ii -> 2, vi -> 6)
nums - "ii"	删除Map中的一个元素，结果为Map(i -> 1)
nums ++ List("iii" -> 3, "v" -> 5)	将List中的元素全部增加到Map中，结果为Map(i -> 1, ii -> 2, iii -> 3, v -> 5)
nums -- List("i", "ii")	去除Map中的key为包含在List中的元素，结果为Map()
nums.size	获取当前Map中的键值对个数，结果为2
nums.contains("ii")	判断nums中是否包含指定key为ii的键值对，结果为true
nums("ii")	获取指定key的value值，结果为2
nums.keys	获取当前nums对象中所有的key值
nums.keySet	获取当前nums对象中所有的key值 ，以Set形式返回。结果为Set(i, ii)
nums.values	获取当前nums对象中所有的value值
nums.isEmpty	判断nums是否为空，结果为false
import scala.collection.mutable	引入mutable类型的Map对象
val words = mutable.Map.empty[String, Int]	生成一个空的mutable.Map对象
words += ("one" -> 1)	往words中增加元素，words的内容随之发生变化，结果为Map(one -> 1)
words -= "one"	从words中移除元素，此时words为空，结果为Map()
words ++= List("one" -> 1, "two" -> 2, "three" -> 3)	将List中的键值对全部添加到words中，结果为Map(one -> 1, two -> 2, three -> 3)
words --= List("one", "two")	将List中包含的key从words中移除，结果为Map(three -> 3)

3、TreeMap和TreeSet的其他子类

　　Map和Set还有其他形式的子类，比如TreeSet，TreeMap。
　　前面展示的Map和Set中的元素都是无序的，需要有序的Map和Set可以使用TreeMap和TreeSet类型。TreeSet是对其中的元素进行排序，TreeMap是对其中键值对的Key进行排序，底层使用的是红黑树。

import scala.collection.immutable.TreeSet
val ts = TreeSet(9, 3, 1, 8, 0, 2, 7, 4, 6, 5)
val cs = TreeSet('f', 'u', 'n')
import scala.collection.immutable.TreeMap
var tm = TreeMap(3 -> 'x', 1 -> 'x', 4 -> 'x')
tm += (2 -> 'x')
tm

　　运行结果如下，
　　

三、初始化集合

　　在前面的示例代码中可以看到，一般是调用该类型伴生对象的工厂方法，并且传入初始参数值来初始化一个集合的对象。比如

List(1, 2, 3)
Set('a', 'b', 'c')
import scala.collection.mutable
mutable.Map("hi" -> 2, "three" -> 5)
Array(1.0, 2.0, 3.0)

　　运行结果如下，从结果可以看到，Scala编译器会根据传入初始参数的类型，推断出集合中的元素类型。
　　

　　但是，对于mutable类型的集合对象来说，由于需要动态的增加新元素，最好在初始化集合对象时手动声明其类型，否则会出现以下报错情况。

val stuff = mutable.Set(42)
stuff += "abracadabra"

　　报错如下，由于初始化时传入的是Int类型元素，Scala编译器会认为该Set对象中的元素必须是Int类型，当新增一个String类型元素时，就会报出类型不匹配的错。
　　

　　正确的做法如下，

val stuff: mutable.Set[Any] = mutable.Set(42)
stuff += "abracadabra"

　　结果如下，
　　

四、元组

　　Scala中提供一种特殊的类型，Tuple。Tuple中可以存储不同类型的元素，元组元素用圆括号包围。如下所示

val t = (1, "hello", Console)

　　访问Tuple中的元素，使用_1表示第一个元素，_2表示第二个元素，以此类推。比如

t._1
t._2
t._3

　　运行结果如下，
　　

　　也可以在生成Tuple对象时直接指定各元素对应的变量名，相当于同时声明并初始化多个元素。需要注意的是变量个数与元组中元素个数需要保持一致。

val (t1, t2, t3) = (1, "hello", Console)

　　结果如下，