[轉] Scala 的集合類型與數組操作

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1、Scala中的集合

Scala有一個非常通用豐富強大可組合的集合庫；集合是高階的，並擁有一大套操作方法。Scala的所有的集合類都可以在包 scala.collection 包中找到，其中集合類都是高級抽象類或特性。

Iterable[T] 是所有可遍歷的集合，它提供了迭代的方法(foreach)。
Seq[T] 是有序集合。
Set[T]是數學上的集合(無序且不重復)。
Map[T]是關聯數組，也是無序的。
Scala 集合類系統地區分了可變的和不可變的集合。
可變集合可以在適當的地方被更新或擴展，意味着你可以修改、添加、移除一個集合的元素。而不可變集合類，相比之下永遠不會改變。不過，你仍然可以模擬添加移除或更新操作。但是這些操作將在每一種情況下都返回一個新的集合，同時使原來的集合不發生改變。可變的集合類位於 scala.collection.mutable 包中，而不可變的集合位於 scala.collection.immutable.scala.collection 包中。集合既可以是可變的，也可以是不可變的。
官方文檔：http://www.scala-lang.org/docu/files/collections-api/collections.html
所有集合組件圖示如下：

 

2、Scala集合List和Set

Scala集合中的seq包含了：Range和ArrayBuffer以及List。這些組件區分了可變和不可變類型。
（1）創建list集合

val list = List(1,2,3,4,5)

（2）Scala中的list包含兩個部分，head+tail或head+Nil
list.head 代表返回第一個元素，list.tail 代表返回一個不包含第一個元素的集合，Nil代表空的list集合。

val list2 = 1::Nil

注意集合的順序，前面是元素后面是集合

val list3 = 2::list2

前面的元素就是新的list的head，后面的就是新的list的tail
（3）創建一個可變的list集合

val listBuffer = scala.collection.mutable.ListBufferInt

（4）添加元素

listBuffer += 2
listBuffer +=(3,4,5)
listBuffer ++= List(6,7,8)
listBuffer -= (4,7)

（5）list練習：指定前綴
需求：使用遞歸函數給list中的每個元素都加上指定的前綴，並且打印出加上前綴的元素。
注意：最后一個元素的時候它的tail就是Nil。

 def dtor(list: List[Int], pfix: String){
    if(list != Nil){
        println(pfix + list.head)
        dtor(list.tail,pfix)
    }
 }

（6）set集合創建
不可變集合：

 val set = Set(1,2,3,4)

可變集合：

val s = scala.collection.mutable.Set(1,2)

添加元素：
不可變集合：+ ++ - –
可變集合：+= ++= -= --=

 

3、Scala集合Map與Tuple

（1）創建Map
創建一個不可變的Map：

val ages = Map(“Leo” -> 30, “Jen” -> 25, “Jack” -> 23)
ages(“Leo”) = 31

創建一個可變的Map：

val ages = scala.collection.mutable.Map(“Leo” -> 30, “Jen” -> 25, “Jack” -> 23)
ages(“Leo”) = 31

使用另外一種方式定義Map元素：

val ages = Map((“Leo”, 30), (“Jen”, 25), (“Jack”, 23))

創建一個空的HashMap：

val ages = new scala.collection.mutable.HashMap[String, Int]

（2）訪問Map的元素
獲取指定key對應的value，如果key不存在，會報錯：

val leoAge = ages(“Leo”)
val leoAge = ages(“leo”)

使用contains函數檢查key是否存在：

val leoAge = if (ages.contains(“leo”)) ages(“leo”) else 0

getOrElse函數：

val leoAge = ages.getOrElse(“leo”, 0)

（3）修改Map的元素
更新Map的元素：

ages(“Leo”) = 31

增加多個元素：

ages += (“Mike” -> 35, “Tom” -> 40)

移除元素：

ages -= “Mike”

更新不可變的map：

val ages2 = ages + (“Mike” -> 36, “Tom” -> 40)

移除不可變map的元素：

val ages3 = ages - “Tom”

（4）遍歷Map
遍歷map的entrySet：

for ((key, value) <- ages) println(key + ” ” + value)

遍歷map的key：

for (key <- ages.keySet) println(key)

遍歷map的value：

for (value <- ages.values) println(value)

生成新map，反轉key和value：

for ((key, value) <- ages) yield (value, key)

（5）SortedMap和LinkedHashMap
SortedMap可以自動對Map的key的排序：

val ages = scala.collection.immutable.SortedMap(“leo” -> 30, “alice” -> 15, “jen” -> 25)

LinkedHashMap可以記住插入entry的順序：

val ages = new scala.collection.mutable.LinkedHashMap[String, Int]
ages(“leo”) = 30
ages(“alice”) = 15
ages(“jen”) = 25

（6）Map的元素類型—Tuple
Map的每一個元素(key,value)就稱作：tuple元組對
簡單的Tuple定義：

val t = (“leo”, 30)

訪問Tuple：

t._1

zip拉鏈操作：

val names = Array(“leo”, “jack”, “mike”)
val ages = Array(30, 24, 26)
val nameAges = names.zip(ages)
for ((name, age) <- nameAges) println(name + “: ” + age)

 

4、數組Array

在Scala中，Array代表的含義與Java中類似，也是長度不可改變的數組。此外，由於Scala與Java都是運行在JVM中，雙方可以互相調用，因此Scala數組的底層實際上是Java數組。例如字符串數組在底層就是Java的String[]，整數數組在底層就是Java的Int[]。
（1）數組初始化后，長度就固定下來了，而且元素全部根據其類型初始化

val a = new ArrayInt
a(0)
a(0) = 1
val a = new ArrayString

（2）可以直接使用Array()創建數組，元素類型自動推斷

val a = Array(“hello”, “world”)
a(0) = “hi”
val a = Array(“leo”, 30)

（3）數組元素求和

val a = Array(1, 2, 3, 4, 5)
val sum = a.sum

（4）獲取數組最大值

val max = a.max

（5）對數組進行排序

scala.util.Sorting.quickSort(a)

（6）獲取數組中所有元素內容

a.mkString
a.mkString(“, “)
a.mkString(“<”, “,”, “>”)

（7）toString函數

a.toString

 

5、數組ArrayBuffer

在Scala中，如果需要類似於Java中的ArrayList這種長度可變的集合類，則可以使用ArrayBuffer。
（1）如果不想每次都使用全限定名，則可以預先導入ArrayBuffer類

import scala.collection.mutable.ArrayBuffer

（2）使用ArrayBuffer()的方式可以創建一個空的ArrayBuffer

val b = ArrayBufferInt

（3）使用+=操作符，可以添加一個元素，或者多個元素。這個語法必須要謹記在心！因為spark源碼里大量使用了這種集合操作語法！

b += 1
b += (2, 3, 4, 5)

（4）使用++=操作符，可以添加其他集合中的所有元素

b ++= Array(6, 7, 8, 9, 10)

（5）使用trimEnd()函數，可以從尾部截斷指定個數的元素

b.trimEnd(5)

（6）使用insert()函數可以在指定位置插入元素，但是這種操作效率很低，因為需要移動指定位置后的所有元素。

b.insert(5, 6)
b.insert(6, 7, 8, 9, 10)

（7）使用remove()函數可以移除指定位置的元素

b.remove(1)
b.remove(1, 3)

（8）Array與ArrayBuffer可以互相進行轉換

b.toArray
a.toBuffer

（9）使用for循環和until遍歷Array / ArrayBuffer
until是RichInt提供的函數

for (i <- 0 until b.length)
println(b(i))

（10）跳躍遍歷Array / ArrayBuffer

for(i <- 0 until (b.length, 2))
println(b(i))

（11）從尾部遍歷Array / ArrayBuffer

for(i <- (0 until b.length).reverse)
println(b(i))

（12）使用“增強for循環”遍歷Array / ArrayBuffer

for (e <- b)
println(e)

（13）toString函數

b.toString

 

6、數組操作

（1）使用yield和函數式編程轉換數組
對Array進行轉換，獲取的還是Array

val a = Array(1, 2, 3, 4, 5)
val a2 = for (ele <- a) yield ele * ele

對ArrayBuffer進行轉換，獲取的還是ArrayBuffer

val b = ArrayBufferInt
b += (1, 2, 3, 4, 5)
val b2 = for (ele <- b) yield ele * ele

結合if守衛，僅轉換需要的元素

val a3 = for (ele <- if ele % 2 == 0) yield ele * ele

（2）使用函數式編程轉換數組（通常使用第一種方式）

a.filter(_ % 2 == 0).map(2 * _)
a.filter { _ % 2 == 0 } map { 2 * _ }

（3）算法案例：移除第一個負數之后的所有負數

1.   算法一：
   構建數組：

val a = ArrayBufferInt
a += (1, 2, 3, 4, 5, -1, -3, -5, -9)

每發現一個第一個負數之后的負數，就進行移除，性能較差，多次移動數組：

var foundFirstNegative = false
var arrayLength = a.length
var index = 0
while (index < arrayLength) {
	if (a(index) >= 0) {
		index += 1
	} else {
	if (!foundFirstNegative) { foundFirstNegative = true; index += 1 }
	else { a.remove(index); arrayLength -= 1 }
	}
}

2.  算法二：
重新構建數組：

val a = ArrayBufferInt
a += (1, 2, 3, 4, 5, -1, -3, -5, -9)

每記錄所有不需要移除的元素的索引，稍后一次性移除所有需要移除的元素。該算法性能較高，數組內的元素遷移只要執行一次即可。

var foundFirstNegative = false
val keepIndexes = for (i <- 0 until a.length if !foundFirstNegative || a(i) >= 0) yield {
	if (a(i) < 0) foundFirstNegative = true
	i
}
for (i <- 0 until keepIndexes.length) { a(i) = a(keepIndexes(i)) }
a.trimEnd(a.length - keepIndexes.length)