scala——集合详解、集合相关方法介绍、Traversable使用

其他 2021-12-11 09:06:30 阅读次数: 0

1. 集合

1.1 概述

但凡了解过编程的人都知道程序 = 算法 + 数据结构这句话, 它是由著名的瑞士计算机科学家尼古拉斯·沃斯提出来的, 而他也是1984年图灵奖的获得者. 算法指的是计算的一系列有效, 通用的步骤. 算法和数据结构是程序设计中相辅相成的两个方面, 因此数据结构也是编程中很重要的一个方面. 很多编程语言都提供了数据结构的对应编程库,

并称之为集合库(Collection Library). Scala中也有集合库, 它的优点如下:

  • 易于使用

    使用集合库提供的20到50个左右的方法, 灵活的组合运用, 就可以解决大部分的集合问题.

  • 简洁

    简单的一个单词(例如: foreach), 就可以实现一个或者多个循环操作.

  • 安全

    绝大部分错误都可以在编译期被发现.

  • 快速

    集合类型的方法实现时, 都进行了调优, 用户可以根据需求选择合适的集合.

  • 统一

    Scala的集合有非常严谨的继承体系, 相似类型的集合拥有同样的一组方法, 以及属于自己独有的方法.

1.2 分类

Scala同时支持不可变集合和可变集合, 因为不可变集合可以安全的并发访问, 所以它也是默认使用的集合类库. 在Scala中, 对于几乎所有的集合类, 都提供了可变和不可变两个版本, 具体如下:

  • 不可变集合: 指的是集合内的元素一旦初始化完成就不可再进行更改, 任何对集合的改变都将生成一个新的集合.

    都在scala.collection.immutable这个包下, 使用时无需手动导包.

  • 可变集合: 指的是这个集合本身可以动态变化, 且可变集合提供了改变集合内元素的方法

    都在scala.collection.mutable这个包下, 使用是需要手动导包.

如下图:

在这里插入图片描述

小技巧:

  1. 可变集合比不可变集合更加丰富.

    例如: 在Seq集合中, 增加了Buffer集合, 我们常用的有: ArrayBuffer和ListBuffer.

  2. 当我们接触一个新的继承体系是, 建议采用学顶层, 用底层的方式.

    • 顶层定义的是整个继承体系所共有的内容.

    • 而底层才是具体的体现, 实现.

2. Traversable

2.1 概述

Traversable是一个特质(trait), 它是其他集合的父特质, 它的子特质immutable.Traversable和mutable.Traversable分别是不可变集合和可变集合的父特质, 集合中大部分通用的方法都是在这个特质中定义的. 因此了解它的功能对学习其他集合类至关重要.

2.2 格式

  • 格式一: 创建空的Traversable对象.

    //方式一: 通过empty方法实现.
val t1 = Traversable.empty[Int]

//方式二: 通过小括号方式实现
val t2 = Traversable[Int]()

//方式三: 通过Nil实现.
val t3 = Nil

  • 格式二: 创建带参数的Traversable对象.

    //方式一: 通过toTraversable()方法实现
val t1 = List(1, 2, 3).toTraversable

//方式二: 通过Traversable的伴生对象的apply()方法实现. 
val t1 = Traversable(1, 2, 3)

2.3 示例一: 创建Traversable对象

  1. 创建空的, 用来存储Int类型数据的Traversable对象.
  2. 创建Traversable集合对象, 存储数字1, 2, 3, 并将结果打印到控制台上.

参考代码

//案例: 演示创建Traversable对象.
object ClassDemo01 {
    
    
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    
    
    //1. 创建空的, 用来存储Int类型数据的Traversable对象.
    //1.1 创建对象.
    val t1: Traversable[Int] = Traversable.empty[Int]
    val t2: Traversable[Int] = Traversable[Int]()
    val t3: Traversable[Int] = Nil
    //1.2 比较它们是否相等.
    println(t1 == t2)   //==比较的是集合中的数据.
    println(t1 == t3)
    println(t2 == t3)

    println(t1 eq t2)   //eq比较的是集合的地址值.
    println(t1 eq t3)
    println(t2 eq t3)
    println("-" * 15)

    //2. 创建Traversable集合对象, 存储数字1, 2, 3, 并将结果打印到控制台上.
    //2.1 通过toTraversable()方法实现.
    val t4: Traversable[Int] = List(1, 2, 3).toTraversable
    val t5: Traversable[Int] = Set(1, 2, 3).toTraversable

    //2. 通过Traversable的伴生对象的apply()方法实现.
    val t6:Traversable[Int] = Traversable(11, 22, 33, 44, 55)

    //3. 打印结果(因为Traversable是特质, 所以底层还是通过它的具体子类来实现的).
    println(s"t4: ${t4}")
    println(s"t5: ${t5}")
    println(s"t6: ${t6}")
  }
}

2.4 案例二: 转置Traversable集合

了解过线性代数的同学都知道, 矩阵有一个转置的操作, 在Scala中, 可以通过transpose()方法来实现类似的操作.

如下图:
在这里插入图片描述

注意:

进行转置操作时, 程序会自动检测每个集合中的元素个数是否一致, 如果一致, 则转置成功. 如果不一致, 则报错.

需求

  1. 定义一个Traversable集合t1, 它有三个元素, 每个元素都是Traversable集合, 并分别存储如下数据:
  2. 第一个元素存储(1, 4, 7), 第二个元素存储(2, 5, 8), 第三个元素存储(3, 6, 9).
  3. 通过transpose方法, 对集合t1进行转置操作.
  4. 打印结果.

参考代码

//案例: 演示转置集合.
object ClassDemo02 {
    
    
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    
    
    //1. 定义一个Traversable集合t1, 它有三个元素, 每个元素都是Traversable集合, 并分别存储如下数据:
    //2. 第一个元素存储(1, 4, 7), 第二个元素存储(2, 5, 8), 第三个元素存储(3, 6, 9).
    val t1 = Traversable(Traversable(1, 4, 7), Traversable(2, 5, 8), Traversable(3, 6, 9))
    //3. 通过transpose方法, 对集合t1进行转置操作.
    val t2 = t1.transpose
    //4. 打印结果.
    println(t2)
  }
}

2.5 案例三: 拼接集合

在实际开发中, 数据是从多渠道获取到的, 所以我们经常需要拼接一些数据, 在Scala中, 我们可以通过++来拼接数据, 但是这种方式会创建大量的临时集合(即: 每++一次, 就会创建一个新的临时集合), 针对这种情况, 我们可以通过concat()方法来实现. 该方法会预先计算出所需的集合的大小, 然后生成一个集合, 减少了中间无用的临时集合, 所以它更加有效.

需求

  1. 已知有三个Traversable集合, 分别存储(11, 22, 33), (44, 55), (66, 77, 88, 99)元素.
  2. 通过concat()方法拼接上述的三个集合.
  3. 将拼接后的结果打印到控制台上.

参考代码

//案例: 演示concat()方法, 拼接集合.
object ClassDemo03 {
    
    
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    
    
    //1. 已知有三个Traversable集合, 分别存储(11, 22, 33), (44, 55), (66, 77, 88, 99)元素.
    val t1 = Traversable(11, 22, 33)
    val t2 = Traversable(44, 55)
    val t3 = Traversable(66, 77, 88, 99)
    //2. 通过concat()方法拼接上述的三个集合.
    val t4 = Traversable.concat(t1, t2, t3)
    //3. 将拼接后的结果打印到控制台上.
    println(s"拼接后结果为: ${t4}")
  }
}

2.6 案例四: 利用偏函数筛选元素

在Scala中, 我们还可以通过collect()方法实现偏函数结合集合来使用, 从而来从集合中筛选指定的数据.

格式

def collect[B](pf: PartialFunction[A, B]): Traversable[B]

解释:

  1. [B]表示通过偏函数处理后, 返回值的数据类型.
  2. pf: PartialFunction[A, B]表示collect()方法需要传入一个偏函数对象.
  3. Traversable[B]表示返回的具体数据的集合.

需求

  1. 已知有一个Traversable集合, 存储元素为: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10.
  2. 通过collect方法筛选出集合中所有的偶数.

参考代码

//案例: 通过偏函数筛选出集合中所有的偶数.
object ClassDemo04 {
    
    
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    
    
    //1. 已知有一个Traversable集合, 存储元素为: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10.
    val t1 = (1 to 10).toTraversable

    //2. 通过collect方法筛选出集合中所有的偶数.
    val t2 = t1.collect( {
    
    
      case x if x % 2 == 0 => x
    })

    //3. 打印结果.
    println(t2)
  }
}

2.7 案例五: 计算集合元素的阶乘

假设一个Traversable[Int]集合中包含(1, 2, 3, 4, 5)五个数字, 如果让我们计算每个元素的阶乘, 并放到一个新的Traversable[Int]集合中, 我们可以通过递归来实现, 但是这种实现方式有弊端, 每次计算都是从头开始计算的, 例如: 获取5的阶乘, 是通过5 * 4 * 3 * 2 * 1计算出来的, 并没有运用之前计算出来的4的阶乘的结果. 此时, 我们就可以通过scan()方法来优化此需求了, 它不仅将中间的计算结果放入新的集合中, 并且还会把中间结果传递给下一次的函数调用.

格式

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

解释:

  1. [B]表示返回值的数据类型.
  2. (z: B)表示初始化值.
  3. (op: (B, B) => B)表示一个具体的运算函数.
  4. scan()方法等价于scanLeft()方法, 还有一个跟它相反的方法scanRight().

需求

  1. 定义Traversable集合t1, 存储1, 2, 3, 4, 5这五个数字.
  2. 假设初始值为1, 通过scan()方法, 分别获取t1集合中各个元素的阶乘值.
  3. 打印结果.

参考代码

//案例: 通过scan()方法, 获取集合中元素的阶乘值.
object ClassDemo05 {
    
    
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    
    
    //1. 定义Traversable集合t1, 存储1, 2, 3, 4, 5这五个数字.
    val t1 = Traversable(1, 2, 3, 4, 5)
    //2. 假设初始值为1, 通过scan()方法, 分别获取t1集合中各个元素的阶乘值.
    val t2 = t1.scan(1)(_ * _)
    //3. 打印结果.
    println(t2)
  }
}

2.8 案例六: 获取集合的指定元素

集合是用来存储数据的, 既然能存储, 那肯定也可以从集合中获取我们想要的数据, 可以通过如下的方法实现:

  • head: 获取集合的第一个元素, 如果元素不存在, 则抛出NoSuchElementException异常.

  • last: 获取集合的最后一个元素, 如果元素不存在, 则抛出NoSuchElementException异常.

  • headOption: 获取集合的第一个元素, 返回值类型是Option.

  • lastOption: 获取集合的最后一个元素, 返回值类型是Option.

  • find: 查找集合中第一个满足指定条件的元素.

  • slice: 截取集合中的一部分元素.

    def slice(from:Int, until: Int): Traversable[A]

    注意:

    截取从from(起始索引)开始, 至until索引(结束索引)结束的元素, 包含from索引, 但是不包含until索引.

需求

  1. 定义一个Traversable集合, 包含1, 2, 3, 4, 5, 6这六个元素.
  2. 分别通过head, headOption, last, lastOption获取集合中的首尾第一个元素, 并打印.
  3. 通过find方法获取集合中第一个偶数, 并打印.
  4. 通过slice()方法获取3, 4, 5这三个元素, 并将它们放到一个新的Traversable集合中, 然后打印结果.

参考代码

//案例: 获取Traversable对象的特定的元素
object ClassDemo06 {
    
    
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    
    
    //1. 定义一个Traversable集合, 包含1, 2, 3, 4, 5, 6这六个元素.
    val t1 = (1 to 6).toTraversable
    //2. 分别通过head, headOption, last, lastOption获取集合中的首尾第一个元素, 并打印.
    println(t1.head)
    println(t1.last)
    println(t1.headOption)
    println(t1.lastOption)
    //3. 通过find方法获取集合中第一个偶数, 并打印.
    println(t1.find(_ % 2 == 0))
    //4. 通过slice()方法获取3, 4, 5这三个元素, 然后打印结果.
    val t2 = t1.slice(2, 5)
    println(t2)
  }
}

2.9 案例七: 判断元素是否合法

如果我们遇到判断集合中所有的元素是否都满足指定的条件, 或者任意元素满足指定的条件这种需求时, 就可以考虑使用forall()方法和exists()方法来实现了.

  • forall(): 如果集合中所有元素都满足指定的条件则返回true, 否则返回false.

    def forall(p: (A) => Boolean): Boolean

  • exist(): 只要集合中任意一个元素满足指定的条件就返回true, 否则返回false.

    def exists(p: (A) => Boolean): Boolean

需求

  1. 定义Traversable集合t1, 包含1到6这六个数字.
  2. 通过forall()方法实现, 判断t1中的元素是否都是偶数.
  3. 通过exists()方法实现, 判断t1中是否有偶数.

参考代码

//案例: 判断元素是否合法
object ClassDemo07 {
    
    
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    
    
    //1. 定义Traversable集合t1, 包含1到6这六个数字.
    val t1 = (1 to 6).toTraversable
    //2. 通过forall()方法实现, 判断t1中的元素是否都是偶数.
    println(t1.forall(_ % 2 == 0))    //所有的元素都要满足条件.
    //3. 通过exists()方法实现, 判断t1中是否有偶数.
    println(t1.exists(_ % 2 == 0))    //只要有一个元素满足条件即可.
  }
}

2.10 案例八: 聚合函数

如果我们想统计集合中满足条件的元素个数, 或者计算集合元素和, 乘积, 求最大值, 最小值等操作 , 就可以用到如下的这些方法了:

  • count: 统计集合中满足条件的元素个数.

    def count(p: (A) => Boolean): Int

  • sum: 获取集合中所有的元素和.

  • product: 获取集合中所有的元素乘积.

  • max: 获取集合中所有元素的最大值.

  • min: 获取集合中所有元素的最小值.

需求

  1. 定义Traversable集合t1, 包含1到6这六个数字.
  2. 通过count()方法统计t1集合中所有奇数的个数, 并打印结果.
  3. 通过sum()方法获取t1集合中所有的元素和, 并打印结果.
  4. 通过product()方法获取t1集合中所有的元素乘积, 并打印结果.
  5. 通过max()方法获取t1集合中所有元素的最大值, 并打印结果.
  6. 通过min()方法获取t1集合中所有元素的最小值, 并打印结果.

参考代码

//案例: 演示聚合操作.
object ClassDemo08 {
    
    
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    
    
    //1. 定义Traversable集合t1, 包含1到6这六个数字.
    val t1 = (1 to 6).toTraversable
    //2. 通过count()方法统计t1集合中所有奇数的个数, 并打印结果.
    println(t1.count(_ % 2 == 0))
    println(t1.filter(_ % 2 == 0).size)  //不推荐使用, 因为会产生一个新的Traversable对象.
    //3. 通过sum()方法获取t1集合中所有的元素和,  并打印结果.
    println(t1.sum)
    //4. 通过product()方法获取t1集合中所有的元素乘积,  并打印结果.
    println(t1.product)
    //5. 通过max()方法获取t1集合中所有元素的最大值,  并打印结果.
    println(t1.max)
    //6. 通过min()方法获取t1集合中所有元素的最小值,  并打印结果.
    println(t1.min)
  }
}

2.11 案例九: 集合类型转换

有时候, 我们需要将Traversable集合转换成其他的集合来进行操作, 这时候就要用toXxx()方法了.

注意: 上述的Xxx表示目标集合的名称, 例如: toList, toSet, toArray, toSeq等等…

需求

  1. 定义Traversable集合t1, 包含1到5这五个数字.
  2. 将t1集合分别转成数组(Array), 列表(List), 集(Set)这三种形式, 并打印结果.

参考代码

//案例: 集合类型转换.
object ClassDemo09 {
    
    
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    
    
    //1. 定义Traversable集合t1, 包含1到5这五个数字.
    val t1 = (1 to 5).toTraversable
    //2. 将t1集合分别转成数组(Array), 列表(List), 集(Set)这三种形式, 并打印结果.
    val arr = t1.toArray
    val list = t1.toList
    val set = t1.toSet
    //3. 打印结果.
    println(arr)
    println(list)
    println(set)
  }
}

2.12 案例十: 填充元素

如果我们需要往集合中快速添加相同元素, 例如: 生成5个都是"abc"的Traversable对象, 就需要用到fill()和iterate()方法了, 那如果是想生成指定间隔的队列元素, 就可以通过range()方法来实现了, 具体如下:

  • fill()方法: 快速生成指定数量的元素.
  • iterate()方法: 根据指定的条件, 生成指定个数的元素.
  • range()方法: 生成某个区间内的指定间隔的所有数据.

需求

  1. 通过fill()方法, 生成一个Traversable集合, 该集合包含5个元素, 值都是"传智播客".

  2. 通过fill()方法, 生成一个Traversable集合, 该集合包含3个随机数.

  3. 通过fill()方法, 生成一个Traversable集合

  4. 通过iterate()方法, 生成一个Traversable集合, 该集合包含5个元素, 分别为:1, 10, 100, 1000, 10000.

  5. 通过range()方法, 获取从数字1开始, 截止数字21之间, 间隔为5的所有数据.

参考代码

import scala.util.Random

//案例: 演示填充元素.
object ClassDemo10 {
    
    
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    
    
    //1. 通过fill()方法, 生成一个Traversable集合, 该集合包含5个元素, 值都是"yueda".
    println(Traversable.fill(5)("yueda"))
    //2. 通过fill()方法, 生成一个Traversable集合, 该集合包含3个随机数.
    println(Traversable.fill(5)(Random.nextInt(100)))
    //3. 通过fill()方法, 生成一个Traversable集合, 该集合有5个Traversable集合, 每个Traversable集合有两个元素.
    //5表示有5个Traversable, 2表示每个Traversable都有2个元素.
    println(Traversable.fill(5, 2)("yueda"))
    //4. 通过iterate()方法, 生成一个Traversable集合, 该集合包含5个元素, 分别为:1, 10, 100, 1000, 10000.
    //1表示初始化值, 5表示最终要获取的元素个数
    println(Traversable.iterate(1, 5)(_ * 10))
    //5. 通过range()方法, 获取从数字1开始, 截止数字21之间, 间隔为5的所有数据.
    println(Traversable.range(1, 21, 5))  //从1开始, 截止到20, 间隔5的所有数据
    println(Traversable.range(1, 5))  //从1开始, 截止到5, 间隔1的所有数据(如果不指定, 默认间隔为1)
  }
}

3. 案例: 随机学生序列

3.1 需求

  1. 定义一个Traversable集合, 包含5个学生(属性为: 姓名, 年龄)的信息, 且学生的姓名和年龄信息是随机生成的.
    • 假设姓名信息为(“张三”, “李四”, “王五”, “赵六”, “田七”), 年龄的取值范围是: [20, 30), 前闭后开写法.
  2. 按照学生的年龄信息降序排列后, 将结果打印到控制台上.

3.2 目的

考察样例类, 随机数, 集合相关的内容.

3.3 步骤

  1. 创建Student样例类, 属性为: 姓名, 年龄, 用来记录学生的信息.
  2. 定义列表, 记录学生的姓名信息, 值为: “张三”, “李四”, “王五”, “赵六”, “田七”.
  3. 创建随机数对象r, 用来实现获取一些随机值的操作.
  4. 创建Traversable集合, 包含5个随机的学生信息.
  5. 将Traversable集合转换成List列表.
  6. 通过列表的sortWith()方法, 按照学生的年龄降序排列.
  7. 打印结果.

3.4 参考代码

import scala.util.Random

//案例: 随机学生序列
object ClassDemo11 {
    
    
  //1. 创建Student样例类, 属性为: 姓名, 年龄, 用来记录学生的信息.
  case class Student(name:String, age:Int)

  def main(args: Array[String]): Unit = {
    
    
    //2. 定义列表, 记录学生的姓名信息, 值为: "张三", "李四", "王五", "赵六", "田七".
    val names: List[String] = List("张三", "李四", "王五", "赵六", "田七")
    //3. 创建随机数对象r, 用来实现获取一些随机值的操作.
    val r: Random = new Random()
    //4. 创建Traversable集合, 包含5个随机的学生信息.
    val t1: Traversable[Student] = Traversable.fill(5)(Student(names(r.nextInt(names.size)), 20 + r.nextInt(10)))
    //5. 将Traversable集合转换成List列表.
    val t2: List[Student] = t1.toList
    //6. 通过列表的sortWith()方法, 按照学生的年龄降序排列.
    //下边两种排序方式都可以.
    //val t3 = t2.sortBy(_.age).reverse
    val t3 = t2.sortWith(_.age > _.age)
    //7. 打印结果.
    println(t3)
  }
}

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/qq_40585384/article/details/121732077
今日推荐
Arc Browser for Windows 1.0 正式 GA
90后程序员开发视频搬运软件、不到一年获利超 700 万，结局很刑！
《美国对全球网络空间安全与发展的威胁和破坏》报告发布
火速冲上 GitHub 热榜 —— 开源编程语言、框架哪有这么可爱？
北京人形机器人创新中心发布全球首个纯电驱拟人奔跑的全尺寸人形机器人“天工”
周排行
rbac——界面、权限
Apache CXF + SpringMVC 整合发布WebService
so插件化
Vue.js实战系列---图标字体制作（svg格式）
PAT乙级 1007 素数对猜想(孪生素数对) (20分) ---（C语言 + 详细注释）
被IRM保护的文档，打开失败
Calendar和Date计算日期差的小问题
win10子系统ubuntu18.4安装docker
利用Wrap Shell Script定位Android Native内存泄漏
MySQL: Transaction (Part I - Basic Concept)
每日归档
更多
2024-05-03(19)
2024-05-02(0)
2024-05-01(4)
2024-04-30(1)
2024-04-29(40)
2024-04-28(0)
2024-04-27(56)
2024-04-26(39)
2024-04-25(22)
2024-04-24(36)

代码天地 © 2018 codetd.com

境外服务器   最新电视剧2022