【Scala 教程】Scala 集合类型

Scala Collection

Scala提供了一套很好的集合实现，提供了一些集合类型的抽象。

Scala 集合分为可变的和不可变的集合:

• 可变集合可以在适当的地方被更新或扩展。这意味着你可以修改，添加，移除一个集合的元素。
• 不可变集合类，相比之下，永远不会改变。可以模拟添加，移除或更新操作。但是这些操作将在每一种情况下都返回一个新的集合，同时使原来的集合不发生改变。

常用集合类型：

• Scala List(列表)：List的特征是其元素以线性方式存储，集合中可以存放重复对象。
• Scala Set(集合)：Set是最简单的一种集合。集合中的对象不按特定的方式排序，并且没有重复对象。
• Scala Map(映射)：Map 是一种把键对象和值对象映射的集合，它的每一个元素都包含一对键对象和值对象。
• Scala 元组：元组是不同类型的值的集合
• Scala Option：Option[T] 表示有可能包含值的容器，也可能不包含值。
• Scala Iterator（迭代器）：迭代器不是一个容器，更确切的说是逐一访问容器内元素的方法。

下面将说明这六种集合类型，在jupyter中查看效果更佳哦！

List 列表

Scala 列表类似于数组，它们所有元素的类型都相同，但是它们也有所不同：列表是不可变的，值一旦被定义了就不能改变，其次列表具有递归的结构（也就是链接表结构）而数组不是。

// 字符串列表
val name: List[String] = List("Shen", "Meng", "Jia")
name

// 整型列表
val nums: List[Int] = List(1, 2, 3, 4)
nums

// 空列表
val empty: List[Nothing] = List()

// 二维列表
val dim: List[List[Int]] =
   List(
      List(1, 0, 0),
      List(0, 1, 0),
      List(0, 0, 1)
   )
dim

PS：构造列表的两个基本单位是 Nil 和 ::，Nil 也可以表示为一个空列表。上述定义可以重新写为：

// 字符串列表
val site = "Shen" :: ("Meng" :: ("Jia" :: Nil))
val site_simple= "Shen" :: "Meng":: "Jia"::Nil

// 整型列表
val nums = 1 :: (2 :: (3 :: (4 :: Nil)))
val nums_simple = 1 :: 2 :: 3 :: 4 :: Nil
// 空列表
val empty = Nil

// 二维列表
val dim = (1 :: (0 :: (0 :: Nil))) ::
          (0 :: (1 :: (0 :: Nil))) ::
          (0 :: (0 :: (1 :: Nil))) :: Nil

PS：对于::操作符的解释：该操作被称为 cons，意为构造，向队列的头部追加数据创造新的列表。用法为 x::list,其中 x 为加入到头部的元素，无论 x是列表与否，它都只将成为新生成列表的第一个元素，length+1。(btw, x::list等价于list.::(x))

val site1 = "dreamhomes" :: "Google" :: "Baidu" :: Nil
val site2 = "Facebook" :: "Taobao" :: Nil

// 使用 :: 运算符
println("site::site2"+site1::site2)
println("site::site2"+site1.::(site2))
// 使用 ::: 运算符
var fruit = site1 ::: site2
println( "site1 ::: site2 : " + fruit )

// 使用 List.:::() 方法
fruit = site1.:::(site2)
println( "site1.:::(site2) : " + fruit )

// 使用 concat 方法
fruit = List.concat(site1, site2)
println( "List.concat(site1, site2) : " + fruit  )

List(site::site2List(dreamhomes, Google, Baidu), Facebook, Taobao)
site::site2List(List(Facebook, Taobao), dreamhomes, Google, Baidu)
site1 ::: site2 : List(dreamhomes, Google, Baidu, Facebook, Taobao)
site1.:::(site2) : List(Facebook, Taobao, dreamhomes, Google, Baidu)
List.concat(site1, site2) : List(dreamhomes, Google, Baidu, Facebook, Taobao)

列表基本操作

Scala列表有三个基本操作：

• head 返回列表第一个元素
• tail 返回一个列表，包含除了第一元素之外的其他元素
• isEmpty 在列表为空时返回true

val name = "Shen"::"Meng"::"JIa"::Nil
val nums = Nil

println( "第一元素是 : " + name.head )
println( "最后元素是 : " + name.tail )
println( "查看列表 site 是否为空 : " + name.isEmpty )
println( "查看 nums 是否为空 : " + nums.isEmpty )

第一元素是 : Shen
最后元素是 : List(Meng, JIa)
查看列表 site 是否为空 : false
查看 nums 是否为空 : true

对于列表操作方法很多，可以参考语法教程：

Set 集合

Scala Set(集合)是没有重复的对象集合，所有的元素都是唯一的。

Scala 集合分为可变的和不可变的集合。

默认情况下，Scala 使用的是不可变集合，如果你想使用可变集合，需要引用 scala.collection.mutable.Set 包。

// 不可变set
val set = Set(1,2,3)
println(set.getClass.getName)

println(set.exists(_ % 2 == 0))
println(set.drop(1))

scala.collection.immutable.Set$Set3
true
Set(2, 3)

// 可变 set
import scala.collection.mutable.Set // 可以在任何地方引入 可变集合

val mutableSet = Set(1,2,3)
println(mutableSet.getClass.getName) // scala.collection.mutable.HashSet

mutableSet.add(4)
mutableSet.remove(1)
mutableSet += 5
mutableSet -= 2

println(mutableSet) 

val another = mutableSet.toSet
println(another.getClass.getName) // scala.collection.immutable.Set

scala.collection.mutable.HashSet
HashSet(3, 4, 5)
scala.collection.immutable.Set$Set3

PS：虽然可变Set和不可变Set都有添加或删除元素的操作，但是有一个非常大的差别。对不可变Set进行操作，会产生一个新的set，原来的set并没有改变，这与List一样。 而对可变Set进行操作，改变的是该Set本身，与ListBuffer类似。

操作方法参考

Map 映射

Map(映射)是一种可迭代的键值对（key/value）结构。所有的值都可以通过键来获取。Map 中的键都是唯一的。

Map 也叫哈希表（Hash tables），与python中的字典类似。

默认情况下 Scala 使用不可变 Map。如果你需要使用可变集合，你需要显式的引入 import scala.collection.mutable.Map 类。在 Scala 中 你可以同时使用可变与不可变 Map，不可变的直接使用 Map，可变的使用 mutable.Map。

// 空哈希表，键为字符串，值为整型
var A:Map[Char,Int] = Map()

// Map 键值对演示
val colors = Map("red" -> "#FF0000", "azure" -> "#F0FFFF")

//定义 Map 时，需要为键值对定义类型。如果需要添加 key-value 对，可以使用 + 号
A += ('I' -> 1)
A += ('J' -> 5)
A

// Map 访问
val colors = Map("red" -> "#FF0000",
               "azure" -> "#F0FFFF",
               "peru" -> "#CD853F")

val nums: Map[Int, Int] = Map()

println( "colors 中的键为 : " + colors.keys )
println( "colors 中的值为 : " + colors.values )
println( "检测 colors 是否为空 : " + colors.isEmpty )
println( "检测 nums 是否为空 : " + nums.isEmpty )

println("检测是否包含键值red：" + colors.contains("red"))

println("输出键值对：")
colors.keys.foreach{ i =>  
                           print( "Key = " + i )
                           println(" Value = " + colors(i))}

colors 中的键为 : Set(red, azure, peru)
colors 中的值为 : Iterable(#FF0000, #F0FFFF, #CD853F)
检测 colors 是否为空 : false
检测 nums 是否为空 : true
检测是否包含键值red：true
输出键值对：
Key = red Value = #FF0000
Key = azure Value = #F0FFFF
Key = peru Value = #CD853F

PS：=>表示匿名函数，(形参列表) => {函数体}，例如：(x:Int) => x +1 等同于 lambda x:x+1

其它操作方法参考：

Tuple 元组

与列表一样，元组也是不可变的，但与列表不同的是元组可以包含不同类型的元素。

元组的值是通过将单个的值包含在圆括号中构成的。

val t = (1, 3.14, "Fred") 
//val t1 = new Tuple3(1, 3.14, "Fred")

//访问元组中的元素
println(t._1 + t._2)

// 迭代输出
t.productIterator.foreach{ i =>println("Value = " + i )}

4.140000000000001
Value = 1
Value = 3.14
Value = Fred

更多操作参考：

Option 选项

Scala Option(选项)类型用来表示一个值是可选的（有值或无值)。

Option[T] 是一个类型为 T 的可选值的容器： 如果值存在， Option[T] 就是一个 Some[T] ，如果不存在， Option[T] 就是对象 None 。

Option 有两个子类别，一个是 Some，一个是 None，当他回传 Some 的时候，代表这个函式成功地给了你一个 String，而你可以透过 get() 这个函式拿到那个 String，如果他返回的是 None，则代表没有字符串可以给你。

val myMap: Map[String, String] = Map("key1" -> "value")
val value1: Option[String] = myMap.get("key1")
val value2: Option[String] = myMap.get("key2")
 
value1
value2

// 可以通过模式匹配来输出匹配值
def show(x: Option[String]) = x match {
  case Some(s) => s
  case None => "?"
}
show(value1)
show(value2)

更多操作方法参考：

Iterator 迭代器

Scala Iterator（迭代器）不是一个集合，它是一种用于访问集合的方法。

迭代器 it 的两个基本操作是 next 和 hasNext：

• 调用 it.next() 会返回迭代器的下一个元素，并且更新迭代器的状态。
• 调用 it.hasNext() 用于检测集合中是否还有元素。

让迭代器 it 逐个返回所有元素最简单的方法是使用 while 循环。

val it = Iterator("Baidu", "Google", "Dreamhomes", "Taobao")

while (it.hasNext){
 println(it.next())
}

Baidu
Google
Dreamhomes
Taobao

更多方法参考：

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