Scala学习——集合

Posted 2020-12-25 wmx24

基本数据结构

Scala提供了一些不错的集合。

 

数组 Array

数组是有序的，可以包含重复项，并且可变。

val numbers = Array(1, 2, 3, 4, 5, 1, 2, 3, 4, 5) 

numbers(3) = 10 

numbers // Array(1, 2, 3, 10, 5, 1, 2, 3, 4, 5) 

 

列表 List

列表是有序的，可以包含重复项，不可变。

val numbers = List(1, 2, 3, 4, 5, 1, 2, 3, 4, 5) 

numbers(3) = 10 // error: value update is not a member of List[Int]  

 

集合 Set

集合无序且不可包含重复项。

val numbers = Set(1, 2, 3, 4, 5, 1, 2, 3, 4, 5) 

 

元组 Tuple

元组在不使用类的情况下，将元素组合起来形成简单的逻辑集合。

val hostPort = ("localhost", 80) 

与样本类不同，元组不能通过名称获取字段，而是使用位置下标来读取对象；而且这个下标基于1，而不是基于0。

hostPort._1 // String = localhost  

hostPort._2 // Int = 80 

元组可以很好得与模式匹配相结合。

hostPort match {   

  case ("localhost", port) => ...   

  case (host, port) => ... 

} 

在创建两个元素的元组时，可以使用特殊语法：->

1 -> 2 // (Int, Int) = (1,2) 

 

映射 Map

它可以持有基本数据类型。

Map(1 -> 2) 

Map("foo" -> "bar") 

这看起来像是特殊的语法，不过不要忘了上文讨论的->可以用来创建二元组。

Map()方法也使用了从第一节课学到的变参列表：Map(1 -> "one", 2 -> "two")将变为 Map((1, "one"), (2, "two"))，其中第一个元素是映射的键，第二个元素是映射的值。

映射的值可以是映射甚至是函数。

Map(1 -> Map("foo" -> "bar")) 

Map("timesTwo" -> { timesTwo(_) }) 

 

选项 Option

Option 是一个表示有可能包含值的容器。

Option基本的接口是这样的：

trait Option[T] {   

  def isDefined: Boolean   

  def get: T   

  def getOrElse(t: T): T 

} 

Option本身是泛型的，并且有两个子类： Some[T] 或 None

我们看一个使用Option的例子：

Map.get 使用 Option 作为其返回值，表示这个方法也许不会返回你请求的值。

val numbers = Map("one" -> 1, "two" -> 2) 

numbers.get("two") // Option[Int] = Some(2)  

numbers.get("three") // Option[Int] = None 

现在我们的数据似乎陷在Option中了，我们怎样获取这个数据呢？

直觉上想到的可能是基于isDefined方法进行条件判断。

// We want to multiply the number by two, otherwise return 0. 

val result = if (res1.isDefined) {   

  res1.get * 2 

} else {   0 } 

我们建议使用getOrElse或模式匹配处理这个结果。

getOrElse 让你轻松地定义一个默认值。

val result = res1.getOrElse(0) * 2 

模式匹配能自然地配合Option使用。

val result = res1 match {   

  case Some(n) => n * 2   

  case None => 0 

} 

 

函数组合子（Functional Combinators）

List(1, 2, 3) map squared对列表中的每一个元素都应用了squared平方函数，并返回一个新的列表List(1, 4, 9)。我们把类似于map的操作称作组合子。 他们常被用在标准的数据结构上。

 

map

map对列表中的每个元素应用一个函数，返回应用后的元素所组成的列表。

val numbers = List(1, 2, 3, 4) 

numbers.map((i: Int) => i * 2) // List[Int] = List(2, 4, 6, 8)

或传入一个函数 (Scala编译器自动把我们的方法转换为函数)

def timesTwo(i: Int): Int = i * 2 

numbers.map(timesTwo) // List[Int] = List(2, 4, 6, 8) 

 

foreach

foreach很像map，但没有返回值。foreach仅用于有副作用[side-effects]的函数。

numbers.foreach((i: Int) => i * 2)

什么也没有返回。

你可以尝试存储返回值，但它会是Unit类型（即void）

val doubled = numbers.foreach((i: Int) => i * 2) // Unit = ()

 

filter

filter移除任何对传入函数计算结果为false的元素。返回一个布尔值的函数通常被称为谓词函数[或判定函数]。

numbers.filter((i: Int) => i % 2 == 0) // List[Int] = List(2, 4) 

def isEven(i: Int): Boolean = i % 2 == 0 

numbers.filter(isEven) // List[Int] = List(2, 4)

 

zip

zip将两个列表的内容聚合到一个对偶列表中。

List(1, 2, 3).zip(List("a", "b", "c")) // List[(Int, String)] = List((1,a), (2,b), (3,c)) 

 

partition

partition将使用给定的谓词函数分割列表。

val numbers = List(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10) 

numbers.partition(_ % 2 == 0) // (List[Int], List[Int]) = (List(2, 4, 6, 8, 10),List(1, 3, 5, 7, 9)) 

 

find

find返回集合中第一个匹配谓词函数的元素。

numbers.find((i: Int) => i > 5) // Option[Int] = Some(6) 

 

drop & dropWhile

drop 将删除前i个元素

numbers.drop(5) // List[Int] = List(6, 7, 8, 9, 10) 

dropWhile 将删除匹配谓词函数的第一个元素。例如，如果我们在numbers列表上使用dropWhile函数来去除奇数, 1将被丢弃（但3不会被丢弃，因为他被2“保护”了）。

numbers.dropWhile(_ % 2 != 0) // List[Int] = List(2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10) 

 

foldLeft

numbers.foldLeft(0)((m: Int, n: Int) => m + n) // Int = 55 

0为初始值（记住numbers是List[Int]类型），m作为一个累加器。

可视化观察运行过程：

numbers.foldLeft(0) { (m: Int, n: Int) => println("m: " + m + " n: " + n); m + n } 

//m: 0 n: 1 m: 1 n: 2 m: 3 n: 3 m: 6 n: 4 m: 10 n: 5 m: 15 n: 6 m: 21 n: 7 m: 28 n: 8 m: 36 n: 9 m: 45 n: 10 

//res0: Int = 55 

 

foldRight

和foldLeft一样，只是运行过程相反。

numbers.foldRight(0) { (m: Int, n: Int) => println("m: " + m + " n: " + n); m + n } 

//m: 10 n: 0 m: 9 n: 10 m: 8 n: 19 m: 7 n: 27 m: 6 n: 34 m: 5 n: 40 m: 4 n: 45 m: 3 n: 49 m: 2 n: 52 m: 1 n: 54 

//res0: Int = 55

 

flatten

flatten将嵌套结构扁平化一个层级。

List(List(1, 2), List(3, 4)).flatten // List[Int] = List(1, 2, 3, 4) 

 

flatMap

flatMap是一种常用的组合子，结合映射[mapping]和扁平化[flattening]。 flatMap需要一个处理嵌套列表的函数，然后将结果串连起来。

val nestedNumbers = List(List(1, 2), List(3, 4)) 

nestedNumbers.flatMap(x => x.map(_ * 2)) // List[Int] = List(2, 4, 6, 8) 

可以把它看做是“先映射后扁平化”的快捷操作：

nestedNumbers.map((x: List[Int]) => x.map(_ * 2)).flatten // List[Int] = List(2, 4, 6, 8)

这个例子先调用map，然后调用flatten，这就是“组合子”的特征，也是这些函数的本质。

 

扩展函数组合子

现在我们已经学过集合上的一些函数。

我们将尝试写自己的函数组合子。

有趣的是，上面所展示的每一个函数组合子都可以用fold方法实现。让我们看一些例子。

def ourMap(numbers: List[Int], fn: Int => Int): List[Int] = {   

  numbers.foldRight(List[Int]()) { 

    (x: Int, xs: List[Int]) => fn(x) :: xs   

  } 

}  

ourMap(numbers, timesTwo(_)) // List[Int] = List(2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20)

为什么是List[Int]()？Scala没有聪明到理解你的目的是将结果积聚在一个空的Int类型的列表中。

 

Map?

所有展示的函数组合子都可以在Map上使用。Map可以被看作是一个二元组的列表，所以你写的函数要处理一个键和值的二元组。

val extensions = Map("steve" -> 100, "bob" -> 101, "joe" -> 201) 

现在筛选出电话分机号码低于200的条目。

extensions.filter((namePhone: (String, Int)) => namePhone._2 < 200) // Map((steve,100), (bob,101)) 

因为参数是元组，所以你必须使用位置获取器来读取它们的键和值。呃！

幸运的是，我们其实可以使用模式匹配更优雅地提取键和值。

extensions.filter({case (name, extension) => extension < 200}) // Map((steve,100), (bob,101))