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Scala教程之:函数式的Scala

2022-06-30 星期四 / 0 评论 / 0 点赞 / 22 阅读 / 27355 字

Scala是一门函数式语言,接下来我们会讲一下几个概念:高阶函数方法嵌套多参数列表样例类模式匹配单例对象正则表达式模式For表达式高阶函数高阶函数通常来讲就是函数的函数,也就是说函数的输出参数是函数或

Scala是一门函数式语言,接下来我们会讲一下几个概念:

  • 高阶函数
  • 方法嵌套
  • 多参数列表
  • 样例类
  • 模式匹配
  • 单例对象
  • 正则表达式模式
  • For表达式

高阶函数

高阶函数通常来讲就是函数的函数,也就是说函数的输出参数是函数或者函数的返回结果是函数。在Scala中函数是一等公民。

我们看一下Scala集合类(collections)的高阶函数map:

val salaries = Seq(20000, 70000, 40000)val doubleSalary = (x: Int) => x * 2val newSalaries = salaries.map(doubleSalary) // List(40000, 140000, 80000)

map接收一个函数为参数。所以map是一个高阶函数,map也可直接接收一个匿名函数,如下所示:

val salaries = Seq(20000, 70000, 40000)val newSalaries = salaries.map(x => x * 2) // List(40000, 140000, 80000)

在上面的例子中,我们并没有显示使用x:Int的形式,这是因为编译器可以通过类型推断推断出x的类型,对其更简化的形式是:

val salaries = Seq(20000, 70000, 40000)val newSalaries = salaries.map(_ * 2)

既然Scala编译器已经知道了参数的类型(一个单独的Int),你可以只给出函数的右半部分,不过需要使用_代替参数名(在上一个例子中是x)

强制转换方法为函数

如果你传入一个方法到高阶函数中,scala会将该方法强制转换成函数,如下所示:

case class WeeklyWeatherForecast(temperatures: Seq[Double]) {  private def convertCtoF(temp: Double) = temp * 1.8 + 32  def forecastInFahrenheit: Seq[Double] = temperatures.map(convertCtoF) // <-- passing the method convertCtoF}

在这个例子中,方法convertCtoF被传入forecastInFahrenheit。这是可以的,因为编译器强制将方法convertCtoF转成了函数x => convertCtoF(x) (注: x是编译器生成的变量名,保证在其作用域是唯一的)。

方法嵌套

在Scala的方法中可以嵌套方法,如下所示:

 def factorial(x: Int): Int = {    def fact(x: Int, accumulator: Int): Int = {      if (x <= 1) accumulator      else fact(x - 1, x * accumulator)    }      fact(x, 1) } println("Factorial of 2: " + factorial(2)) println("Factorial of 3: " + factorial(3))

程序输出为:

Factorial of 2: 2Factorial of 3: 6

多参数列表

Scala和java不同的是他可以定义多个参数列表,下面是一个例子:

def foldLeft[B](z: B)(op: (B, A) => B): B

可以看到该方法定义了两个参数列表, z是初始值,op是一个二元运算,下面是它的一个调用:

val numbers = List(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)val res = numbers.foldLeft(0)((m, n) => m + n)print(res) // 55

利用scala的类型推断,我们可以让代码更加简洁:

numbers.foldLeft(0)(_ + _)

样例类

case class主要用于不可变的数据。他们和普通类几乎是一样的。

case class Book(isbn: String)val frankenstein = Book("978-0486282114")

实例化案例类的时候并不需要new关键字,因为case class有一个默认的apply方法来负责对象的创建。

在case class中,参数是public并且val的,这意味着case class的参数不可变:

case class Message(sender: String, recipient: String, body: String)val message1 = Message("[email protected]", "[email protected]", "Ça va ?")println(message1.sender)  // prints [email protected]message1.sender = "[email protected]"  // this line does not compile

这里message1.sender不能被重新赋值,因为他是val(不可变)的。

比较

case class的比较是按值比较的,而不是按引用:

case class Message(sender: String, recipient: String, body: String)val message2 = Message("[email protected]", "[email protected]", "Com va?")val message3 = Message("[email protected]", "[email protected]", "Com va?")val messagesAreTheSame = message2 == message3  // true

虽然上面是不同的对象,但是因为他们的值相同,所以最后的比较是true。

拷贝

可以使用copy来做case class的浅拷贝。

case class Message(sender: String, recipient: String, body: String)val message4 = Message("[email protected]", "[email protected]", "Me zo o komz gant ma amezeg")val message5 = message4.copy(sender = message4.recipient, recipient = "[email protected]")message5.sender  // [email protected]message5.recipient // [email protected]message5.body  // "Me zo o komz gant ma amezeg"

模式匹配

scala中使用match关键字和case来做模式匹配,类似java中的switch。

下面是一个简单的模式匹配的例子:

import scala.util.Randomval x: Int = Random.nextInt(10)x match {  case 0 => "zero"  case 1 => "one"  case 2 => "two"  case _ => "other"}

最后一个case _表示匹配其余所有情况。

match表达式是有值的,如下所示:

def matchTest(x: Int): String = x match {  case 1 => "one"  case 2 => "two"  case _ => "other"}matchTest(3)  // othermatchTest(1)  // one

case也可以匹配case class, 如下所示:

abstract class Notificationcase class Email(sender: String, title: String, body: String) extends Notificationcase class SMS(caller: String, message: String) extends Notificationcase class VoiceRecording(contactName: String, link: String) extends Notificationdef showNotification(notification: Notification): String = {  notification match {    case Email(sender, title, _) =>      s"You got an email from $sender with title: $title"    case SMS(number, message) =>      s"You got an SMS from $number! Message: $message"    case VoiceRecording(name, link) =>      s"you received a Voice Recording from $name! Click the link to hear it: $link"  }}val someSms = SMS("12345", "Are you there?")val someVoiceRecording = VoiceRecording("Tom", "voicerecording.org/id/123")println(showNotification(someSms))  // prints You got an SMS from 12345! Message: Are you there?println(showNotification(someVoiceRecording))  // you received a Voice Recording from Tom! Click the link to hear it: voicerecording.org/id/123

case后面还可以加if语句,我们称之为模式守卫。

def showImportantNotification(notification: Notification, importantPeopleInfo: Seq[String]): String = {  notification match {    case Email(sender, _, _) if importantPeopleInfo.contains(sender) =>      "You got an email from special someone!"    case SMS(number, _) if importantPeopleInfo.contains(number) =>      "You got an SMS from special someone!"    case other =>      showNotification(other) // nothing special, delegate to our original showNotification function  }}

也可以只做类型匹配:

abstract class Devicecase class Phone(model: String) extends Device {  def screenOff = "Turning screen off"}case class Computer(model: String) extends Device {  def screenSaverOn = "Turning screen saver on..."}def goIdle(device: Device) = device match {  case p: Phone => p.screenOff  case c: Computer => c.screenSaverOn}

密封类

特质(trait)和类(class)可以用sealed标记为密封的,这意味着其所有子类都必须与之定义在相同文件中。

sealed abstract class Furniturecase class Couch() extends Furniturecase class Chair() extends Furnituredef findPlaceToSit(piece: Furniture): String = piece match {  case a: Couch => "Lie on the couch"  case b: Chair => "Sit on the chair"}

单例对象

单例对象是一种特殊的类,可以使用关键字object来表示。单例对象是延时创建的,只有当他被第一次使用的时候才会创建。

package loggingobject Logger {  def info(message: String): Unit = println(s"INFO: $message")}

单例对象的一个作用就是定义功能性方法,可以在任何地方被使用,如上例中的info方法。可以像如下的方式使用:

import logging.Logger.infoclass Project(name: String, daysToComplete: Int)class Test {  val project1 = new Project("TPS Reports", 1)  val project2 = new Project("Website redesign", 5)  info("Created projects")  // Prints "INFO: Created projects"}

伴生对象

伴生对象是指与某个类名相同的单例对象,类和它的伴生对象可以互相访问其私有成员。下面是一个伴生对象的例子:

import scala.math._case class Circle(radius: Double) {  import Circle._  def area: Double = calculateArea(radius)}object Circle {  private def calculateArea(radius: Double): Double = Pi * pow(radius, 2.0)}val circle1 = Circle(5.0)circle1.area

伴生对象circle1可以访问类中定义的area.

注意:类和它的伴生对象必须定义在同一个源文件里。

正则表达式模式

在Scala中,可以使用.r方法将任意字符串变成一个正则表达式。如下所示:

import scala.util.matching.Regexval numberPattern: Regex = "[0-9]".rnumberPattern.findFirstMatchIn("awesomepassword") match {  case Some(_) => println("Password OK")  case None => println("Password must contain a number")}

你还可以使用括号来同时匹配多组正则表达式。

import scala.util.matching.Regexval keyValPattern: Regex = "([0-9a-zA-Z-#() ]+): ([0-9a-zA-Z-#() ]+)".rval input: String =  """background-color: #A03300;    |background-image: url(img/header100.png);    |background-position: top center;    |background-repeat: repeat-x;    |background-size: 2160px 108px;    |margin: 0;    |height: 108px;    |width: 100%;""".stripMarginfor (patternMatch <- keyValPattern.findAllMatchIn(input))  println(s"key: ${patternMatch.group(1)} value: ${patternMatch.group(2)}")

For表达式

在Scala中for循环是和yield一起使用的,他的形式是for (enumerators) yield e。 此处 enumerators 指一组以分号分隔的枚举器。这里的enumerator 要么是一个产生新变量的生成器,要么是一个过滤器。for 表达式在枚举器产生的每一次绑定中都会计算 e 值,并在循环结束后返回这些值组成的序列。 如下所示:

case class User(name: String, age: Int)val userBase = List(User("Travis", 28),  User("Kelly", 33),  User("Jennifer", 44),  User("Dennis", 23))val twentySomethings = for (user <- userBase if (user.age >=20 && user.age < 30))  yield user.name  // i.e. add this to a listtwentySomethings.foreach(name => println(name))  // prints Travis Dennis

下面是一个更加复杂的例子:

def foo(n: Int, v: Int) =   for (i <- 0 until n;        j <- i until n if i + j == v)   yield (i, j)foo(10, 10) foreach {  case (i, j) =>    println(s"($i, $j) ")  // prints (1, 9) (2, 8) (3, 7) (4, 6) (5, 5)}

你可以在使用 for 表达式时省略 yield 语句。此时会返回 Unit。

更多教程请参考 flydean的博客

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