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Scala编程:函数式编程

Scala函数式编程语法

将函数赋值给变量

  • Scala中的函数是一等公民,可以独立定义,独立存在,而且可以直接将函数作为值赋值给变量

  • Scala的语法规定,将函数赋值给变量时,必须在函数后面加上空格和下划线

def sayHello(name: String) { println("Hello, " + name) }val sayHelloFunc = sayHello _
sayHelloFunc("leo")

匿名函数

  • Scala中,函数也可以不需要命名,此时函数被称为匿名函数。

  • 可以直接定义函数之后,将函数赋值给某个变量;也可以将直接定义的匿名函数传入其他函数之中

  • Scala定义匿名函数的语法规则就是,(参数名:参数类型) => 函数体

  • 这种匿名函数的语法必须深刻理解和掌握,在spark的中有大量这样的语法,如果没有掌握,是看不懂spark源码的

val sayHelloFunc = (name: String) => println("Hello, " + name)

高阶函数

  • Scala中,由于函数是一等公民,因此可以直接将某个函数传入其他函数,作为参数。这个功能是极其强大的,也是Java这种面向对象的编程语言所不具备的。

  • 接收其他函数作为参数的函数,也被称作高阶函数(higher-order function)

val sayHelloFunc = (name: String) => println("Hello, " + name)def greeting(func: (String) => Unit, name: String) { func(name) }
greeting(sayHelloFunc, "leo")

高阶函数的另外一个功能是将函数作为返回值

def getGreetingFunc(msg: String) = (name: String) => println(msg + ", " + name)val greetingFunc = getGreetingFunc("hello")
greetingFunc("leo")

高阶函数的类型推断

  • 高阶函数可以自动推断出参数类型,而不需要写明类型;而且对于只有一个参数的函数,还可以省去其小括号;如果仅有的一个参数在右侧的函数体内只使用一次,则还可以将接收参数省略,并且将参数用_来替代

  • 诸如3 * _的这种语法,必须掌握!!spark源码中大量使用了这种语法!

def greeting(func: (String) => Unit, name: String) { func(name) }
greeting((name: String) => println("Hello, " + name), "leo")
greeting((name) => println("Hello, " + name), "leo")
greeting(name => println("Hello, " + name), "leo")def triple(func: (Int) => Int) = { func(3) }
triple(3 * _)

Scala的常用高阶函数

  • map: 对传入的每个元素都进行映射,返回一个处理后的元素

Array(1, 2, 3, 4, 5).map(2 * _)
  • foreach:对传入的每个元素都进行处理,但是没有返回值

(1 to 9).map("*" * _).foreach(println _)
  • filter:对传入的每个元素都进行条件判断,如果对元素返回true,则保留该元素,否则过滤掉该元素

(1 to 20).filter(_ % 2 == 0)
  • reduceLeft:从左侧元素开始,进行reduce操作,即先对元素1和元素2进行处理,然后将结果与元素3处理,再将结果与元素4处理,依次类推,即为reduce;reduce操作必须掌握!spark编程的重点!!!

  • 下面这个操作就相当于1 * 2 * 3 * 4 * 5 * 6 * 7 * 8 * 9

(1 to 9).reduceLeft( _ * _)
  • sortWith: 对元素进行两两相比,进行排序

Array(3, 2, 5, 4, 10, 1).sortWith(_ < _)

闭包

  • 闭包最简洁的解释:函数在变量不处于其有效作用域时,还能够对变量进行访问,即为闭包

def getGreetingFunc(msg: String) = (name: String) => println(msg + ", " + name)val greetingFuncHello = getGreetingFunc("hello")val greetingFuncHi = getGreetingFunc("hi")
  • 两次调用getGreetingFunc函数,传入不同的msg,并创建不同的函数返回

  • 然而,msg只是一个局部变量,却在getGreetingFunc执行完之后,还可以继续存在创建的函数之中;greetingFuncHello("leo"),调用时,值为"hello"的msg被保留在了函数体内部,可以反复的使用

  • 这种变量超出了其作用域,还可以使用的情况,即为闭包

  • Scala通过为每个函数创建对象来实现闭包,实际上对于getGreetingFunc函数创建的函数,msg是作为函数对象的变量存在的,因此每个函数才可以拥有不同的msg

  • Scala编译器会确保上述闭包机制

SAM转换

  • 在Java中,不支持直接将函数传入一个方法作为参数,通常来说,唯一的办法就是定义一个实现了某个接口的类的实例对象,该对象只有一个方法;而这些接口都只有单个的抽象方法,也就是single abstract method,简称为SAM

  • 由于Scala是可以调用Java的代码的,因此当我们调用Java的某个方法时,可能就不得不创建SAM传递给方法,非常麻烦;但是Scala又是支持直接传递函数的。此时就可以使用Scala提供的,在调用Java方法时,使用的功能,SAM转换,即将SAM转换为Scala函数

  • 要使用SAM转换,需要使用Scala提供的特性,隐式转换

import javax.swing._import java.awt.event._val button = new JButton("Click")
button.addActionListener(new ActionListener {  override def actionPerformed(event: ActionEvent) {
    println("Click Me!!!")
  }
})implicit def getActionListener(actionProcessFunc: (ActionEvent) => Unit) = new ActionListener {  override def actionPerformed(event: ActionEvent) {
    actionProcessFunc(event)
  }
}
button.addActionListener((event: ActionEvent) => println("Click Me!!!"))

Currying函数

  • Curring函数,指的是,将原来接收两个参数的一个函数,转换为两个函数,第一个函数接收原先的第一个参数,然后返回接收原先第二个参数的第二个函数。

  • 在函数调用的过程中,就变为了两个函数连续调用的形式

  • 在Spark的源码中,也有体现,所以对()()这种形式的Curring函数,必须掌握!

def sum(a: Int, b: Int) = a + b
sum(1, 1)def sum2(a: Int) = (b: Int) => a + b
sum2(1)(1)def sum3(a: Int)(b: Int) = a + b

return

  • Scala中,不需要使用return来返回函数的值,函数最后一行语句的值,就是函数的返回值。在Scala中,return用于在匿名函数中返回值给包含匿名函数的带名函数,并作为带名函数的返回值.

  • 使用return的匿名函数,是必须给出返回类型的,否则无法通过编译

def greeting(name: String) = {  def sayHello(name: String):String = {    return "Hello, " + name
  }
  sayHello(name)
}

Scala内置函数式编程

Scala的集合体系结构

  • Scala中的集合体系主要包括:Iterable、Seq、Set、Map。其中Iterable是所有集合trait的根trai。这个结构与Java的集合体系非常相似。

  • Scala中的集合是分成可变和不可变两类集合的,其中可变集合就是说,集合的元素可以动态修改,而不可变集合的元素在初始化之后,就无法修改了。分别对应scala.collection.mutable和scala.collection.immutable两个包。

  • Seq下包含了Range、ArrayBuffer、List等子trait。其中Range就代表了一个序列,通常可以使用“1 to 10”这种语法来产生一个Range。 ArrayBuffer就类似于Java中的ArrayList。

List

  • List代表一个不可变的列表

  • List的创建,val list = List(1, 2, 3, 4)

  • List有head和tail,head代表List的第一个元素,tail代表第一个元素之后的所有元素,list.head,list.tail

  • List有特殊的::操作符,可以用于将head和tail合并成一个List,0 :: list

  • ::这种操作符要清楚,在spark源码中都是有体现的,一定要能够看懂!

  • 如果一个List只有一个元素,那么它的head就是这个元素,它的tail是Nil

  • 案例:用递归函数来给List中每个元素都加上指定前缀,并打印加上前缀的元素

def decorator(l: List[Int], prefix: String) {  if (l != Nil) { 
    println(prefix + l.head)
    decorator(l.tail, prefix)
  }
} val list = List(1, 2, 3, 4)
 decorator(list, "count:")

LinkedList

  • LinkedList代表一个可变的列表,使用elem可以引用其头部,使用next可以引用其尾部

val l = scala.collection.mutable.LinkedList(1, 2, 3, 4, 5); l.elem; l.next
  • 案例:使用while循环将LinkedList中的每个元素都乘以2

val list = scala.collection.mutable.LinkedList(1, 2, 3, 4, 5)var currentList = listwhile (currentList != Nil) {
  currentList.elem = currentList.elem * 2
  currentList = currentList.next
}

案例:使用while循环将LinkedList中,从第一个元素开始,每隔一个元素,乘以2

val list = scala.collection.mutable.LinkedList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)var currentList = listvar first = truewhile (currentList != Nil && currentList.next != Nil) {  if (first) { currentList.elem = currentList.elem * 2; first = false }
  currentList  = currentList.next.next  if (currentList != Nil) currentList.elem = currentList.elem * 2}

Set

  • Set代表一个没有重复元素的集合

  • 将重复元素加入Set是没有用的,比如

val s = Set(1, 2, 3); s + 1; s + 4
  • 而且Set是不保证插入顺序的,也就是说,Set中的元素是乱序的

val s = new scala.collection.mutable.HashSet[Int](); s += 1; s += 2; s += 5
  • LinkedHashSet会用一个链表维护插入顺序,val s = new

val s = new scala.collection.mutable.LinkedHashSet[Int](); s += 1; s += 2; s += 5
  • SrotedSet会自动根据key来进行排序.

val s = scala.collection.mutable.SortedSet("orange", "apple", "banana")

集合的函数式编程

  • 集合的函数式编程非常非常非常之重要!!!

  • 必须完全掌握和理解Scala的高阶函数是什么意思,Scala的集合类的map、flatMap、reduce、reduceLeft、foreach等这些函数,就是高阶函数,因为可以接收其他函数作为参数

  • 高阶函数的使用,也是Scala与Java最大的一点不同!!!因为Java里面是没有函数式编程的,也肯定没有高阶函数,也肯定无法直接将函数传入一个方法,或者让一个方法返回一个函数

  • 对Scala高阶函数的理解、掌握和使用,可以大大增强你的技术,而且也是Scala最有诱惑力、最有优势的一个功能!!!

  • 此外,在Spark源码中,有大量的函数式编程,以及基于集合的高阶函数的使用!!!所以必须掌握,才能看懂spark源码

map案例实战:为List中每个元素都添加一个前缀

List("Leo", "Jen", "Peter", "Jack").map("name is " + _)

faltMap案例实战:将List中的多行句子拆分成单词

List("Hello World", "You Me").flatMap(_.split(" "))

foreach案例实战:打印List中的每个单词

List("I", "have", "a", "beautiful", "house").foreach(println(_))

zip案例实战:对学生姓名和学生成绩进行关联

List("Leo", "Jen", "Peter", "Jack").zip(List(100, 90, 75, 83))

函数式编程综合案例:统计多个文本内的单词总数

  • 使用scala的io包将文本文件内的数据读取出来

val lines01 = scala.io.Source.fromFile("C://Users//htfeng//Desktop//test01.txt").mkStringval lines02 = scala.io.Source.fromFile("C://Users//htfeng//Desktop//test02.txt").mkString
  • 使用List的伴生对象,将多个文件内的内容创建为一个List

val lines = List(lines01, lines02)
  • 下面这一行才是我们的案例的核心和重点,因为有多个高阶函数的链式调用,以及大量下划线的使用,如果没有透彻掌握之前的课讲解的Scala函数式编程,那么下面这一行代码,完全可能会看不懂!!!

  • 但是下面这行代码其实就是Scala编程的精髓所在,就是函数式编程,也是Scala相较于Java等编程语言最大的功能优势所在

  • 而且,spark的源码中大量使用了这种复杂的链式调用的函数式编程

  • 而且,spark本身提供的开发人员使用的编程api的风格,完全沿用了Scala的函数式编程,比如Spark自身的api中就提供了map、flatMap、reduce、foreach,以及更高级的reduceByKey、groupByKey等高阶函数

  • 如果要使用Scala进行spark工程的开发,那么就必须掌握这种复杂的高阶函数的链式调用!!!

lines.flatMap(_.split(" ")).map((_, 1)).map(_._2).reduceLeft(_ + _)


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