# 集合 ## 一、集合简介 Scala 中拥有多种集合类型，主要分为可变的和不可变的集合两大类： + **可变集合**： 可以被修改。即可以更改，添加，删除集合中的元素； + **不可变集合类**：不能被修改。对集合执行更改，添加或删除操作都会返回一个新的集合，而不是修改原来的集合。 ## 二、集合结构 Scala 中的大部分集合类都存在三类变体，分别位于 `scala.collection`, `scala.collection.immutable`, `scala.collection.mutable` 包中。还有部分集合类位于 `scala.collection.generic` 包下。 - **scala.collection.immutable** ：包是中的集合是不可变的； - **scala.collection.mutable** ：包中的集合是可变的； - **scala.collection** ：包中的集合，既可以是可变的，也可以是不可变的。 ```scala val sortSet = scala.collection.SortedSet(1, 2, 3, 4, 5) val mutableSet = collection.mutable.SortedSet(1, 2, 3, 4, 5) val immutableSet = collection.immutable.SortedSet(1, 2, 3, 4, 5) ``` 如果你仅写了 `Set` 而没有加任何前缀也没有进行任何 `import`，则 Scala 默认采用不可变集合类。 ```scala scala> Set(1,2,3,4,5) res0: scala.collection.immutable.Set[Int] = Set(5, 1, 2, 3, 4) ``` ### 3.1 scala.collection scala.collection 包中所有集合如下图：
### 3.2 scala.collection.mutable scala.collection.mutable 包中所有集合如下图：
### 3.2 scala.collection.immutable scala.collection.immutable 包中所有集合如下图：
## 三、Trait Traversable Scala 中所有集合的顶层实现是 `Traversable` 。它唯一的抽象方法是 `foreach`： ```scala def foreach[U](f: Elem => U) ``` 实现 `Traversable` 的集合类只需要实现这个抽象方法，其他方法可以从 `Traversable` 继承。`Traversable` 中的所有可用方法如下： | **方法** | **作用** | | ----------------------------------- | ------------------------------------------------------------ | | **Abstract Method:** | | | `xs foreach f` | 为 xs 的每个元素执行函数 f | | **Addition:** | | | `xs ++ ys` | 一个包含 xs 和 ys 中所有元素的新的集合。 ys 是一个 Traversable 或 Iterator。 | | **Maps:** | | | `xs map f` | 对 xs 中每一个元素应用函数 f，并返回一个新的集合 | | `xs flatMap f` | 对 xs 中每一个元素应用函数 f，最后将结果合并成一个新的集合 | | `xs collect f` | 对 xs 中每一个元素调用偏函数 f，并返回一个新的集合 | | **Conversions:** | | | `xs.toArray` | 将集合转化为一个 Array | | `xs.toList` | 将集合转化为一个 List | | `xs.toIterable` | 将集合转化为一个 Iterable | | `xs.toSeq` | 将集合转化为一个 Seq | | `xs.toIndexedSeq` | 将集合转化为一个 IndexedSeq | | `xs.toStream` | 将集合转化为一个延迟计算的流 | | `xs.toSet` | 将集合转化为一个 Set | | `xs.toMap` | 将一个（key, value）对的集合转化为一个 Map。 如果当前集合的元素类型不是（key, value）对形式， 则报静态类型错误。 | | **Copying:** | | | `xs copyToBuffer buf` | 拷贝集合中所有元素到缓存 buf | | `xs copyToArray(arr,s,n)` | 从索引 s 开始，将集合中最多 n 个元素复制到数组 arr。 最后两个参数是可选的。 | | **Size info:** | | | `xs.isEmpty` | 判断集合是否为空 | | `xs.nonEmpty` | 判断集合是否包含元素 | | `xs.size` | 返回集合中元素的个数 | | `xs.hasDefiniteSize` | 如果 xs 具有有限大小，则为真。 | | **Element Retrieval:** | | | `xs.head` | 返回集合中的第一个元素（如果无序，则随机返回） | | `xs.headOption` | 以 Option 的方式返回集合中的第一个元素， 如果集合为空则返回 None | | `xs.last` | 返回集合中的最后一个元素（如果无序，则随机返回） | | `xs.lastOption` | 以 Option 的方式返回集合中的最后一个元素， 如果集合为空则返回 None | | `xs find p` | 以 Option 的方式返回满足条件 p 的第一个元素， 如果都不满足则返回 None | | **Subcollection:** | | | `xs.tail` | 除了第一个元素之外的其他元素组成的集合 | | `xs.init` | 除了最后一个元素之外的其他元素组成的集合 | | `xs slice (from, to)` | 返回给定索引范围之内的元素组成的集合 （包含 from 位置的元素但不包含 to 位置的元素） | | `xs take n` | 返回 xs 的前 n 个元素组成的集合（如果无序，则返回任意 n 个元素） | | `xs drop n` | 返回 xs 的后 n 个元素组成的集合（如果无序，则返回任意 n 个元素） | | `xs takeWhile p` | 从第一个元素开始查找满足条件 p 的元素， 直到遇到一个不满足条件的元素，返回所有遍历到的值。 | | `xs dropWhile p` | 从第一个元素开始查找满足条件 p 的元素， 直到遇到一个不满足条件的元素，返回所有未遍历到的值。 | | `xs filter p` | 返回满足条件 p 的所有元素的集合 | | `xs withFilter p` | 集合的非严格的过滤器。后续对 xs 调用方法 map、flatMap 以及 withFilter 都只用作于满足条件 p 的元素，而忽略其他元素 | | `xs filterNot p` | 返回不满足条件 p 的所有元素组成的集合 | | **Subdivisions:** | | | `xs splitAt n` | 在给定位置拆分集合，返回一个集合对 (xs take n, xs drop n) | | `xs span p` | 根据给定条件拆分集合，返回一个集合对 (xs takeWhile p, xs dropWhile p)。即遍历元素，直到遇到第一个不符合条件的值则结束遍历，将遍历到的值和未遍历到的值分别放入两个集合返回。 | | `xs partition p` | 按照筛选条件对元素进行分组 | | `xs groupBy f` | 根据鉴别器函数 f 将 xs 划分为集合映射 | | **Element Conditions:** | | | `xs forall p` | 判断集合中所有的元素是否都满足条件 p | | `xs exists p` | 判断集合中是否存在一个元素满足条件 p | | `xs count p` | xs 中满足条件 p 的元素的个数 | | **Folds:** | | | `(z /: xs) (op)` | 以 z 为初始值，从左到右对 xs 中的元素执行操作为 op 的归约操作 | | `(xs :\ z) (op)` | 以 z 为初始值，从右到左对 xs 中的元素执行操作为 op 的归约操作 | | `xs.foldLeft(z) (op)` | 同 (z /: xs) (op) | | `xs.foldRight(z) (op)` | 同 (xs :\ z) (op) | | `xs reduceLeft op` | 从左到右对 xs 中的元素执行操作为 op 的归约操作 | | `xs reduceRight op` | 从右到左对 xs 中的元素执行操作为 op 的归约操作 | | **Specific Folds:** | | | `xs.sum` | 累计求和 | | `xs.product` | 累计求积 | | `xs.min` | xs 中的最小值 | | `xs.max` | xs 中的最大值 | | **String:** | | | `xs addString (b, start, sep, end)` | 向 StringBuilder b 中添加一个字符串， 该字符串包含 xs 的所有元素。start、seq 和 end 都是可选的，seq 为分隔符，start 为开始符号，end 为结束符号。 | | `xs mkString (start, seq, end)` | 将集合转化为一个字符串。start、seq 和 end 都是可选的，seq 为分隔符，start 为开始符号，end 为结束符号。 | | `xs.stringPrefix` | 返回 xs.toString 字符串开头的集合名称 | | **Views:** | | | `xs.view` | 生成 xs 的视图 | | `xs view (from, to)` | 生成 xs 上指定索引范围内元素的视图 | 下面为部分方法的使用示例： ```scala scala> List(1, 2, 3, 4, 5, 6).collect { case i if i % 2 == 0 => i * 10 } res0: List[Int] = List(20, 40, 60) scala> List(1, 2, 3, 4, 5, 6).withFilter(_ % 2 == 0).map(_ * 10) res1: List[Int] = List(20, 40, 60) scala> (10 /: List(1, 2, 3)) (_ + _) res2: Int = 16 scala> List(1, 2, 3, -4, 5) takeWhile (_ > 0) res3: List[Int] = List(1, 2, 3) scala> List(1, 2, 3, -4, 5) span (_ > 0) res4: (List[Int], List[Int]) = (List(1, 2, 3),List(-4, 5)) scala> List(1, 2, 3).mkString("[","-","]") res5: String = [1-2-3] ``` ## 四、Trait Iterable Scala 中所有的集合都直接或者间接实现了 `Iterable` 特质，`Iterable` 拓展自 `Traversable`，并额外定义了部分方法： | **方法** | **作用** | | ---------------------- | ------------------------------------------------------------ | | **Abstract Method:** | | | `xs.iterator` | 返回一个迭代器，用于遍历 xs 中的元素， 与 foreach 遍历元素的顺序相同。 | | **Other Iterators:** | | | `xs grouped size` | 返回一个固定大小的迭代器 | | `xs sliding size` | 返回一个固定大小的滑动窗口的迭代器 | | **Subcollections:** | | | `xs takeRigtht n` | 返回 xs 中最后 n 个元素组成的集合（如果无序，则返回任意 n 个元素组成的集合） | | `xs dropRight n` | 返回 xs 中除了最后 n 个元素外的部分 | | **Zippers:** | | | `xs zip ys` | 返回 xs 和 ys 的对应位置上的元素对组成的集合 | | `xs zipAll (ys, x, y)` | 返回 xs 和 ys 的对应位置上的元素对组成的集合。其中较短的序列通过附加元素 x 或 y 来扩展以匹配较长的序列。 | | `xs.zipWithIndex` | 返回一个由 xs 中元素及其索引所组成的元素对的集合 | | **Comparison:** | | | `xs sameElements ys` | 测试 xs 和 ys 是否包含相同顺序的相同元素 | 所有方法示例如下： ```scala scala> List(1, 2, 3).iterator.reduce(_ * _ * 10) res0: Int = 600 scala> List("a","b","c","d","e") grouped 2 foreach println List(a, b) List(c, d) List(e) scala> List("a","b","c","d","e") sliding 2 foreach println List(a, b) List(b, c) List(c, d) List(d, e) scala> List("a","b","c","d","e").takeRight(3) res1: List[String] = List(c, d, e) scala> List("a","b","c","d","e").dropRight(3) res2: List[String] = List(a, b) scala> List("a","b","c").zip(List(1,2,3)) res3: List[(String, Int)] = List((a,1), (b,2), (c,3)) scala> List("a","b","c","d").zipAll(List(1,2,3),"",4) res4: List[(String, Int)] = List((a,1), (b,2), (c,3), (d,4)) scala> List("a","b","c").zipAll(List(1,2,3,4),"d","") res5: List[(String, Any)] = List((a,1), (b,2), (c,3), (d,4)) scala> List("a", "b", "c").zipWithIndex res6: List[(String, Int)] = List((a,0), (b,1), (c,2)) scala> List("a", "b") sameElements List("a", "b") res7: Boolean = true scala> List("a", "b") sameElements List("b", "a") res8: Boolean = false ``` ## 五、修改集合 当你想对集合添加或者删除元素，需要根据不同的集合类型选择不同的操作符号： | 操作符 | 描述 | 集合类型 | | ------------------------------------------------------------ | ------------------------------------------------- | --------------------- | | coll(k)
即 coll.apply(k) | 获取指定位置的元素 | Seq, Map | | coll :+ elem
elem +: coll | 向集合末尾或者集合头增加元素 | Seq | | coll + elem
coll + (e1, e2, ...) | 追加元素 | Seq, Map | | coll - elem
coll - (e1, e2, ...) | 删除元素 | Set, Map, ArrayBuffer | | coll ++ coll2
coll2 ++: coll | 合并集合 | Iterable | | coll -- coll2 | 移除 coll 中包含的 coll2 中的元素 | Set, Map, ArrayBuffer | | elem :: lst
lst2 :: lst | 把指定列表 (lst2) 或者元素 (elem) 添加到列表 (lst) 头部 | List | | list ::: list2 | 合并 List | List | | set \| set2
set & set2
set &~ set2 | 并集、交集、差集 | Set | | coll += elem
coll += (e1, e2, ...)
coll ++= coll2
coll -= elem
coll -= (e1, e2, ...)
coll --= coll2 | 添加或者删除元素，并将修改后的结果赋值给集合本身 | 可变集合 | | elem +=: coll
coll2 ++=: coll | 在集合头部追加元素或集合 | ArrayBuffer | ## 参考资料 1. https://docs.scala-lang.org/overviews/collections/overview.html 2. https://docs.scala-lang.org/overviews/collections/trait-traversable.html 3. https://docs.scala-lang.org/overviews/collections/trait-iterable.html