Scala函數式編程（三） scala集合和函數
- 2019 年 10 月 3 日
- 筆記
前情提要：
前面已經稍微介紹了scala的常用語法以及面向對象的一些簡要知識，這次是補充上一章的，主要會介紹集合和函數。
注意噢，函數和方法是不一樣的，方法是在類裡面定義的，函數是可以單獨存在的（嚴格來說，在scala內部，每個函數都是一個類）
一.scala集合介紹
還記得上一章介紹的object的apply方法嗎，很多數據結構其實都用到了它，從而讓我們可以直接用List(…)這樣來新建一個List，而不用自己手動new一個。
PS：注意，scala默認的數據結構都是不可變的，就是說一個List，沒法刪除或增加新的元素。當然，也有「可變」的數據結構，後面會介紹到。
1.1 List
得益於apply方法，我們可以不通過new來新建數據結構。
//通過工廠，新建一個List，這個List是不可變的 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)1.2 元組Tuple
Tuple這個概念在python應用比較廣泛，它可以將多種數據類型（Int,String,Double等）打包在一起
scala> val tup = (1,1,2.1,"tuple",'c') //將多種不同數據結構打包一起，可以有重複 tup: (Int, Int, Double, String, Char) = (1,1,2.1,tuple,c)但在scala中，Tuple是有長度限制的，那就是一個Tuple最多只能有22個元素。
scala> val tup = (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21) tup: (Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int) = (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21) //一個Tuple超過22個元素，報錯了 scala> val tup = (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22) <console>:1: error: too many elements for tuple: 23, allowed: 22 val tup = (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22)可以看到上面，一但一個Tuple超過22個元素，就會報錯了。至於為什麼是22這個神奇的數字，好像一直沒有一個統一的論調。有人開玩笑的說23才對，因為有部電影的名字叫《The Number 23》~~
1.3 Map和Option
在說Map之前，需要先介紹Option，因為Map裡面存的就是Option，這個後面介紹。
Option翻譯過來是選項，本質上，它也確實是一個選項，用來告訴你存不存在。還是用實例說明吧：
//Option裡面可以存普通數據類型 scala> val optionInt = Option(1) optionInt: Option[Int] = Some(1) scala> optionInt.get res8: Int = 1 //但一個Option也可能為空 scala> val optionNone = Option(null) optionNone: Option[Null] = None //當Option裡面是空的時候，是get不出東西的，還會報錯 scala> optionNone.get java.util.NoSuchElementException: None.get at scala.None$.get(Option.scala:347) at scala.None$.get(Option.scala:345) ... 32 elided //這個時候可以判斷它就是空的 scala> optionNone.isEmpty res11: Boolean = true //但可以用getOrElse()方法，當Option裡面有東西的時候，就返回那個東西，如果沒有東西，就返回getOrElse()的參數的內容 scala> optionNone.getOrElse("this is null") //裡面沒東西 res12: String = this is null scala> optionInt.getOrElse("this is null") //裡面有東西 res15: Any = 1再說Map，Map裡面的value的類型並不是你賦的那個數據類型，而是Option。即Map(key -> Option,key1 -> Option)。
scala> val map = Map("test1" -> 1,"test2" -> 2) map: scala.collection.immutable.Map[String,Int] = Map(test1 -> 1, test2 -> 2) scala> map.get("test1") res16: Option[Int] = Some(1) scala> map.get("test3") res17: Option[Int] = None scala> map.get("test3").getOrElse("this is null") res18: Any = this is null這樣的好處是什麼呢？還記得在java裡面，每次都得為java為空的情況做判斷的痛苦嗎。在scala，這些煩惱通通不存在。有了Option，媽媽再也不用擔心NullPointerException啦。
1.4 常用函數組合子
匿名函數
將集合的函數組合子，那肯定得先將匿名函數。如果有用過python中的lambda表達式，那應該就很了解這種方式了。
前面說到，在scala中，函數就是對象，匿名函數也是函數。舉個簡單的例子：
//創建一個匿名函數 scala> val addOne = (x: Int) => x + 1 addOne: (Int) => Int = <function1> scala> addOne(1) res4: Int = 2注意，函數裡面是可以不用return的，最後面的那個x+1就是匿名函數的返回值了。
map，reduce
因為hadoop的出現，MapReduce都被說爛了。雖然Hadoop的Mapreduce起源自函數式的map和reduce，但兩者其實是不一樣的。感興趣的可以看看我之前寫過的一篇：從分治演算法到 Hadoop MapReduce
函數式裡面的map呢，粗略的說，其實相當一個有返回值的for循環。
scala> val list = List(1,2,3) list: List[Int] = List(1, 2, 3) scala> list.map(_ + 1) //這裡的(_+1)其實就是一個匿名函數 //讓List中每一個元素+1，並返回 res29: List[Int] = List(2, 3, 4)至於reduce呢，也是像for循環，只是不像map每次循環是當前元素，reduce除了當前元素，還有上一次循環的結果，還是看看例子吧：
scala> list.reduce((i,j) => i + j) //兩個兩個一起循環，這裡是讓兩個相加 res28: Int = 6比如上面的例子，有1,2,3三個數。第一次循環的兩個是1,2，1+2就等於3，第二次循環就是上次的結果3和原本的3，3+3等於6，結果就是6。
filter
filter故名思意，就是過濾的意思，可以在filter中傳進去一個匿名函數，返回布爾值。返回true的則保留，返回false的丟棄。
scala> val numbers = List(1, 2, 3, 4) numbers: List[Int] = List(1, 2, 3, 4) //過濾出餘2等於0的 scala> numbers.filter((i: Int) => i % 2 == 0) res0: List[Int] = List(2, 4)foldLeft
這個和reduce類似，也是遍歷，除了當前元素，還有上一次迭代的結果。區別在於foldLeft有一個初始值。
scala> val numbers = List(1, 2, 3, 4) numbers: List[Int] = List(1, 2, 3, 4) //(m: Int, n: Int) => m + n這部分是一個匿名函數 scala> numbers.foldLeft(0)((m: Int, n: Int) => m + n) res30: Int = 10二.scala函數
在最前面有介紹到，函數就是對象。那為什麼函數能直接運行呢？這其實得益於object的apply這個語法糖。
偏函數
偏函數（PartialFunction），從某種意義上來說，偏函數也是scala中挺重要的一個語法糖。
偏函數它長這樣：
PartialFunction[A, B] //接收一個A類型的參數，返回B類型的參數
值得一提的是，scala中有一個關鍵字case，就是使用偏函數。繼續舉例子：
//下面的case就是一個偏函數PartialFunction[Int, String] scala> val one: PartialFunction[Int, String] = { case 1 => "one" } one: PartialFunction[Int,String] = <function1> scala> one(1) res11: String = Int scala> one("one") <console>:13: error: type mismatch; found : String("one") required: Int one("one")case關鍵字會匹配符合條件的類型或值，如果不符合，會報錯。內部實現就不介紹了，知道是個常用語法糖就好。
而這個case關鍵字也正是實現scala模式匹配中，必不可少的一環，有興趣的童鞋可以看看我這篇：scala模式匹配詳細解析
這裡再說一個常見應用吧，函數組合子中有一個collect，它需要的參數就是一個偏函數。下面看個有意思的例子：
//這個list裡面的Any類型 scala> val list:List[Any] = List(1, 3, 5, "seven") list: List[Any] = List(1, 3, 5, seven) //使用map會報錯，因為map接收的參數是普通函 scala> list.map { case i: Int => i + 1 } scala.MatchError: seven (of class java.lang.String) at $anonfun$1.apply(<console>:13) at $anonfun$1.apply(<console>:13) at scala.collection.immutable.List.map(List.scala:277) ... 32 elided //但如果用collect函數就可以，因為collect接收的參數是偏函數，它會自動使用偏函數的一些特性，所以可以自動過濾掉不符合的數據類型 scala> list.collect { case i: Int => i + 1 } res15: List[Int] = List(2, 4, 6)因為collect接收的參數是偏函數，它會自動使用偏函數的特性，自動過濾不符合的數據類型，而map就做不到。
部分應用函數
所謂部分應用的意思，就是說，當調用一個函數時，可以僅傳遞一部分參數。而這樣會生成一個新的函數，來個實例看看吧：
//定義一個列印兩個輸出參數的函數 scala> def partial(i:Int,j:Int) : Unit = { | println(i) | println(j) | } partial: (i: Int,j: Int)Unit //賦一個值給上面那個函數，另一個參數不賦值，生成一個新的函數 scala> val partialFun = partial(5,_:Int) partialFun: Int => Unit = <function1> //只要一個參數就可以調用啦 scala> partialFun(10) 5 10部分應用函數，主要是作用是程式碼復用，同時也能夠增加一定的程式碼可讀性。
當然還有更多有意思的用法，後面有機會說到再說。
函數柯里化
剛開始，聽到柯里化的時候很奇怪。柯里？啥玩意？
後來才知道，其實柯里是從curry音譯過來的，這個是個人名，就是發明了柯里化的發明人。
柯里化是把接受多個參數的函數變換成接受一個單一參數(最初函數的第一個參數)的函數，並且返回接受餘下的參數且返回結果的新函數的技術。
看看具體是怎麼使用吧：
//我們知道函數可以這樣定義，讓它接收兩個參數 scala> def curring(i:Int)(j: Int): Boolean = {false} curring: (i: Int)(j: Int)Boolean //可以把這個函數賦值給一個變數，注意變數的類型 scala> val curringVal:(Int => (Int => Boolean)) = curring _ curringVal: Int => (Int => Boolean) = <function1> //可以讓這個變數接收一個參數，又變成另一個函數了 scala> val curringVal_1 = curringVal(5) curringVal_1: Int => Boolean = <function1> //再用這個變數接收一個參數，終於能返回結果了 scala> curringVal_1(10) res32: Boolean = false 柯里化其實是把一個函數變成一個調用鏈的過程，和上面的部分應用函數看起來有點像。
這幾個部分初次看可能不知道它究竟有什麼用，其實這些功能的一個主要用途是函數式的依賴注入。通過這部分技術可以把被依賴的函數以參數的形式傳遞給上層函數。限於篇幅這裡就先省略，後面再介紹。
結語：
此次介紹的是scala集合的一些內容，以及一些函數的特性，再說一遍，函數其實就是對象。
我一直有一種觀點，在學習新的東西的時候，一些偏固定規則的東西，比如語法。不用全部記熟，只要知道大概原理，有個映像就行。
比如說scala的函數式編程，或是java的OOP，不需要抱有先把語法學完，再學習相關的編程理念，這在我看來是有點本末倒置了。
我一般的做法，是先熟悉大概的語法，然後去學習語言的精髓。當碰到不懂的時候，再反過來查詢具體的語法，有了目標之後，語法反而變得不是那麼枯燥了。
以上只是我的一些個人看法，那麼本篇到此就結束了。
以上~~
