--- prev: basics2.textile next: pattern-matching-and-functional-composition.textile title: 集合 layout: post --- 课程内容: * 基本数据结构 ** "数组 Array":#Arrays ** "列表 List":#Lists ** "集合 Set":#Sets ** "元组 Tuple":#Tuple ** "映射 Map":#Maps ** "选项 Option":#Option * 函数组合子 ** "map":#map ** "foreach":#foreach ** "filter":#filter ** "zip":#zip ** "partition":#partition ** "find":#find ** "drop and dropWhile":#drop ** "foldRight and foldLeft":#fold ** "flatten":#flatten ** "flatMap":#flatMap ** "扩展函数组合子":#generalized ** "Map?":#vsMap h1. 基本数据结构 Scala提供了一些不错的集合。 *参考* Effective Scala 对怎样使用集合的观点。 h2(#Arrays). 数组 Array 数组是有序的，可以包含重复项，并且可变。

scala> val numbers = Array(1, 2, 3, 4, 5, 1, 2, 3, 4, 5)
numbers: Array[Int] = Array(1, 2, 3, 4, 5, 1, 2, 3, 4, 5)

scala> numbers(3) = 10

scala> numbers
numbers: Array[Int] = Array(1, 2, 3, 10, 5, 1, 2, 3, 4, 5)

h2(#Lists). 列表 List 列表是有序的，可以包含重复项，不可变。

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

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

h2(#Sets). 集合 Set 集合无序且不可包含重复项。

scala> val numbers = Set(1, 2, 3, 4, 5, 1, 2, 3, 4, 5)
numbers: scala.collection.immutable.Set[Int] = Set(5, 1, 2, 3, 4)

h2(#Tuple). 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。

scala> val hostPort = ("localhost", 80)
hostPort: (String, Int) = (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。

scala> hostPort._1
res0: String = localhost

scala> hostPort._2
res1: 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：->

scala> 1 -> 2
res0: (Int, Int) = (1,2)

*参考* Effective Scala 对解构绑定（“拆解”一个元组）的观点。 h2(#Maps). 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(_) })

h2(#Option). 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。

scala> val numbers = Map("one" -> 1, "two" -> 2)
numbers: scala.collection.immutable.Map[java.lang.String,Int] = Map(one -> 1, two -> 2)

scala> numbers.get("two")
res0: Option[Int] = Some(2)

scala> numbers.get("three")
res1: 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
}

*参考* Effective Scala 对使用Options的意见。 h1(#combinators). 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。（如果想要更好的定义，你可以看看Stackoverflow上对组合子的说明。）他们常被用在标准的数据结构上。 h2(#map). 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。

scala> val numbers = List(1, 2, 3, 4)
numbers: List[Int] = List(1, 2, 3, 4)

scala> numbers.map((i: Int) => i * 2)
res0: 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)

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

scala> numbers.map(timesTwo)
res0: List[Int] = List(2, 4, 6, 8)

h2(#foreach). foreach foreach很像map，但没有返回值。foreach仅用于有副作用[side-effects]的函数。

scala> 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）

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

h2(#filter). 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]。

scala> numbers.filter((i: Int) => i % 2 == 0)
res0: List[Int] = List(2, 4)

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

scala> numbers.filter(isEven)
res2: List[Int] = List(2, 4)

h2(#zip). zip zip将两个列表的内容聚合到一个对偶列表中。

scala> List(1, 2, 3).zip(List("a", "b", "c"))
res0: List[(Int, String)] = List((1,a), (2,b), (3,c))

h2(#partition). partition partition将使用给定的谓词函数分割列表。

scala> val numbers = List(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)
scala> numbers.partition(_ % 2 == 0)
res0: (List[Int], List[Int]) = (List(2, 4, 6, 8, 10),List(1, 3, 5, 7, 9))

h2(#find). find find返回集合中第一个匹配谓词函数的元素。

scala> numbers.find((i: Int) => i > 5)
res0: Option[Int] = Some(6)

h2(#drop). drop & dropWhile drop 将删除前i个元素

scala> numbers.drop(5)
res0: 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）。

scala> numbers.dropWhile(_ % 2 != 0)
res0: List[Int] = List(2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)

h2(#fold). foldLeft

scala> numbers.foldLeft(0)((m: Int, n: Int) => m + n)
res0: 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：

scala> 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

h3. foldRight 和foldLeft一样，只是运行过程相反。

scala> 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

h2(#flatten). flatten flatten将嵌套结构扁平化一个层级。

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

h2(#flatMap). 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。

scala> val nestedNumbers = List(List(1, 2), List(3, 4))
nestedNumbers: List[List[Int]] = List(List(1, 2), List(3, 4))

scala> nestedNumbers.flatMap(x => x.map(_ * 2))
res0: 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：

scala> nestedNumbers.map((x: List[Int]) => x.map(_ * 2)).flatten
res1: 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。 *参考* Effective Scala 对flatMap的意见。 h2(#generalized). 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
  }
}

scala> ourMap(numbers, timesTwo(_))
res0: 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。 h2(#vsMap). 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。

scala> val extensions = Map("steve" -> 100, "bob" -> 101, "joe" -> 201)
extensions: scala.collection.immutable.Map[String,Int] = Map((steve,100), (bob,101), (joe,201))

现在筛选出电话分机号码低于200的条目。

scala> extensions.filter((namePhone: (String, Int)) => namePhone._2 < 200)
res0: scala.collection.immutable.Map[String,Int] = 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。

scala> extensions.filter({case (name, extension) => extension < 200})
res0: scala.collection.immutable.Map[String,Int] = Map((steve,100), (bob,101))

为什么这个代码可以工作？为什么你可以传递一个部分模式匹配？敬请关注下周的内容！