Scala函数式编程

一、基本函数编程

在Scala 中函数式编程和面向对象编程完美融合在一起了

1 基础概念

1）    面向对象编程
解决问题，分解对象，行为，属性，然后通过对象的关系以及行为的调用来解决问题。

对象：用户
行为：登录、连接 JDBC、读取数据库属性：用户名、密码
Scala 语言是一个完全面向对象编程语言。万物皆对象对象的本质：对数据和行为的一个封装

2）    函数式编程
解决问题时，将问题分解成一个一个的步骤，将每个步骤进行封装（函数），通过调用这些封装好的步骤，解决问题。
例如：请求->用户名、密码->连接 JDBC->读取数据库
Scala 语言是一个完全函数式编程语言。万物皆函数。函数的本质：函数可以当做一个值进行传递
 

				// （1）函数定义
				def f(arg: String): Unit = {
					
					println(arg)
				}
				
				// （2）函数调用
				// 函数名（参数）
				f("hello world")

 2 函数和方法的区别

1）核心概念

• 为完成某一功能的程序语句的集合，称为函数。
• 类中的函数称之方法。

2）案例实操

• Scala 语言可以在任何的语法结构中声明任何的语法
• 函数没有重载和重写的概念；方法可以进行重载和重写
• Scala 中函数可以嵌套定义

object TestFunction {
	
	// 方法可以进行重载或重写，也可以执行
	def main():Unit={}
	
	def main(args: Array[String]): Unit = {
		
		// （1）Scala 语言可以在任何的语法结构中声明任何的语法
		import java.util.Date
		new Date()
		
		// (2) 函数没有重写和重载的概念，重写报错
		def test():Unit = {
			println("test")
		}
		
		//def test(i:Unit):Unit = {  // error
		//	println("test")
		//}
		
		// (3）Scala 中函数可以嵌套定义
		def myFun():Unit={
			println()
		}
	}

3 函数定义

3.1 无参，无返回值

def test1(): Unit ={
    println("无参，无返回值")
}
test1()

 3.2 无参，有返回值

def test2():String={
    return "无参，有返回值"
}
println(test2())

 3.3 有参，无返回值

def test3(s:String):Unit={ 
    println(s)
}
test3("haha")

3.4 有参，有返回值

def test4(s:String):String={ 
    return s+"有参，有返回值"
}
println(test4("hello "))

3.5 多参，无返回值

def test5(name:String, age:Int):Unit={ 
    println(s"$name, $age")
}

4 函数参数

（1）可变参数
（2）如果参数列表中存在多个参数，那么可变参数一般放置在最后
（3）参数默认值，一般将有默认值的参数放置在参数列表的后面
（4）带名参数

4.1 可变参数

		def test(s: String*): Unit = {
			println(s)
		}
		
		test()
		
		test("haha", "lala")

 4.2 如果参数列表中存在多个参数，那么可变参数一般放置在最后

		def test(s0: String, s: String*): Unit = {
			println(s"${s0}有学生：${s}")
		}
		
		test("sfm", "zmy", "hlq", "zdc", "...")

 

 4.3 参数默认值，一般将有默认值的参数放置在参数列表的后面

		def test(name: String, age: Int = 23): Unit = {
			println(s"${name}今年${age}岁")
		}
		
		test("chen chen")

		// 如果参数传递了值，那么会覆盖默认值
		test("chen chen", 18)

 

 

4.4  带名参数

test(name="辰辰")

5 函数至简原则

函数至简原则：能省则省

• return 可以省略，Scala 会使用函数体的最后一行代码作为返回值
• 如果函数体只有一行代码，可以省略花括号
• 返回值类型如果能够推断出来，那么可以省略（:和返回值类型一起省略）
• 如果有 return，则不能省略返回值类型，必须指定
• 如果函数明确声明unit，那么即使函数体中使用 return 关键字也不起作用
• Scala 如果期望是无返回值类型，可以省略等号
• 如果函数无参，但是声明了参数列表，那么调用时，小括号，可加可不加
• 如果函数没有参数列表，那么小括号可以省略，调用时小括号必须省略
• 如果不关心名称，只关心逻辑处理，那么函数名（def）可以省略

5.0 函数标准写法

		// （0）函数标准写法
		def f(s: String): String = {
			return s + " chen chen"
		}
		
		println(f("Hello"))

5.1 return 可以省略，Scala 会使用函数体的最后一行代码作为返回值

		def f1(s: String): String = {
			s + " chen chen1"
		}
		
		println(f1("Hello"))

5.2 如果函数体只有一行代码，可以省略花括号

		def f2(s: String): String = s + " chen chen1"
		
		
		println(f2("Hello"))

 5.3 返回值类型如果能够推断出来，那么可以省略（:和返回值类型一起省略）

		def f3(s: String) = s + " chen chen1"
		
		
		println(f3("Hello"))

5.4 如果有 return，则不能省略返回值类型，必须指定

		def f4(s: String): String = {
			return s + " chen chen"
		}
		
		println(f4("Hello"))
		

5.5 如果函数明确声明unit，那么即使函数体中使用 return 关键字也不起作用

		def f5(s: String): Unit = {
			return s + " chen chen"
		}
		
		println(f5("Hello"))

 5.6 Scala 如果期望是无返回值类型，可以省略等号（将无返回值的函数称之为过程）

		def f6(s: String) {
			println(s + " chen chen")
		}
		
		f6("Hello")

5.7  如果函数无参，但是声明了参数列表，那么调用时，小括号，可加可不加

		def f7() = "明宇"
		
		println(f7)
		println(f7())

 

 5.8 如果函数没有参数列表，那么小括号可以省略，调用时小括号必须省略

		def f8 = "辰辰"
		
		println(f8)
		//println(f8()) // error

5.9  如果不关心名称，只关心逻辑处理，那么函数名、def 可以省略【匿名函数】

		() => {
			s"nihao"
		}
			
		//	调用
		def f9 = (x: String) => {
			s"nihao,${x}"
		}
		
		println(f9("ming yu"))

二、高阶函数编程

所谓的高阶函数，其实就是将函数当成一个类型来使用，而不是当成特定的语法结构。

 1 函数可以作为值进行传递

package com.mingyu.spark.core.test

object Test_High_Fun {
	
	def main(args: Array[String]): Unit = {
		
		def f(name: String) = {
			println(s"hello,${name}")
		}
		
		// 将函数f作为对象赋值给v1
		// Function1 -> 有一个参数的函数类型
		// [String,Unit] -> 参数类型为String，返回值类型为Unit
		// 函数对象参数最多有22个，并不是函数的参数最多有22个
		val v1: Function1[String, Unit] = f _
		
		//println(v1.getClass.getSimpleName) // Test_High_Fun$$$Lambda$1/517938326
		v1 //不会执行，只是一个对象
		v1("mingyu")
		
		
		// 以上方法太麻烦，使用以下方法
		def test2(name: String, age: Int): Unit = {
			println(s"${name}今年${age}岁了：)")
		}
		
		// v2的类型就是 (String,Int) => Unit
		// 前面是参数类型，后面是返回值类型
		val v2 = test2 _
		v2("cc", 23)
	}
}

 

 2 函数可以作为参数进行传递

package com.mingyu.spark.core.test

object Test_High_Fun {
	
	def main(args: Array[String]): Unit = {
		
		//	函数对象作为参数使用
		def fun(): Unit = {
			println("test...")
		}
		
		// 参数类型是函数对象
		def test(f: () => Unit): Unit = {
			f()
		}
		
		val f = fun _
		
		test(f) // test...
	}
}

3 函数可以作为函数返回值返回

package com.mingyu.spark.core.test

object Test_High_Fun {
	
	def main(args: Array[String]): Unit = {
		
		def outer(): () => Unit = {
			def inner(): Unit = {
				println("inner...")
			}
			
			inner _
		}
		
		outer()() // inner...
	}
}

4 匿名函数

object Test {
    def main(args: Array[String]): Unit = {
        def fun( f:Int => Int ): Int = {
            f(20)
        }
        println(fun((x:Int)=>{x * 10}))
        println(fun((x)=>{x * 10}))
        println(fun((x)=>x * 10))
        println(fun(x=>x * 10))
        println(fun(_ * 10))
    }
}

5 闭包

闭包：如果一个函数，访问到了它的外部（局部）变量的值，那么这个函数和他所处的环境，称为闭包

object Test_High_Fun {
	def main(args: Array[String]): Unit = {
		// addX 函数接受一个整数参数 x，并返回一个函数，
		// 该函数接受一个整数参数 y，并返回 x + y 的结果。
		// 然后，我们通过调用 addX(5) 来创建一个新函数 addFive，它将 5 作为 x 的值。
		// 最后，我们调用 addFive(3)，它返回 8，因为 5 + 3 = 8。
		def addX(x: Int) = (y: Int) => x + y
		val addFive = addX(5)
		println(addFive(3)) // 8
	}
}

6 函数柯里化

函数柯里化：把一个参数列表的多个参数，变成多个参数列表。

package com.mingyu.spark.core.test

object Test_High_Fun {
	def main(args: Array[String]): Unit = {
		//def add(x: Int, y: Int) = x + y
		//println(add(1, 2)) // 输出 3

		// 现在，我们可以使用函数柯里化来将 add 函数转换为一系列只接受单个参数的函数：
		def add(x: Int) = (y: Int) => x + y
		val addOne = add(1)
		println(addOne(2)) // 输出 3
		
		"""
			|在这个例子中，add 函数接受一个整数参数 x，并返回一个函数，
			|该函数接受一个整数参数 y，并返回 x + y 的结果。
			|然后，我们通过调用 add(1) 来创建一个新函数 addOne，它将 1 作为 x 的值。
			|最后，我们调用 addOne(2)，它返回 3，因为 1 + 2 = 3。
			|
			|通过函数柯里化，我们可以轻松地创建新的函数，例如 addTwo、addThree 等，
			|它们分别将 2 和 3 作为 x 的值，并接受单个整数参数 y。
			|这使得我们可以更容易地组合这些函数，并创建更复杂的函数，例如将它们作为参数传递给其他函数。
		""".stripMargin
	}
}

7 递归

package com.mingyu.spark.core.test

object Test_High_Fun {
	def main(args: Array[String]): Unit = {
		def fibo(n: Int): Int = {
			if (n > 2) return fibo(n - 1) + fibo(n - 2)
			else if (n == 2) return 1
			else return 0
		}
		
		//println(fibo(3))
		for (elem <- 1 to 10) print(fibo(elem) + "\t")
		
	}
}
// 0	1	1	2	3	5	8	13	21	34	

8 控制抽象

package com.mingyu.spark.core.test

object Test_High_Fun {
	def main(args: Array[String]): Unit = {
		"""
			|在Scala中，控制抽象是一种将控制流作为函数参数传递的技术。
			|换句话说，控制抽象允许我们将一些代码块作为参数传递给函数，并在函数内部执行这些代码块。
			|这使得我们可以编写更加灵活和可复用的代码。
			|
			|Scala中的控制抽象通常使用高阶函数和函数字面量实现。
			|高阶函数是一个接受一个或多个函数作为参数的函数，而函数字面量是一个匿名函数，
			|它可以在任何需要函数的地方使用。
			|
			|Scala中的控制抽象通常用于实现以下功能：
			|
			|延迟计算：控制抽象可以用于延迟计算，即只有在需要的时候才计算某个值。例如，lazy 关键字就是一种控制抽象，它允许我们延迟计算某个值，直到我们需要使用它。
			|错误处理：控制抽象可以用于错误处理，例如使用 try 和 catch 块捕获异常。
			|并发编程：控制抽象可以用于并发编程，例如使用 Future 和 Promise 实现异步计算
		""".stripMargin
		
		
		"""
			|repeat 函数接受一个整数参数 n 和一个函数字面量 f，
			|并在函数内部执行 f 函数 n 次。
		""".stripMargin
		
		def repeat(n: Int)(f: => Unit): Unit = {
			for (i <- 1 to n) f
		}
		
		//  调用 repeat(5) 来创建一个新函数，并将一个打印语句作为 f 函数的参数
		val f2 = repeat(5) {
			println("hello")
		}
		
		// 用这个新函数，它将打印语句执行了 5 次
		f2
	}
}

 （Scala语言真的好奇特）

9 惰性加载

package com.mingyu.spark.core.test

object Test_High_Fun {
	def main(args: Array[String]): Unit = {
		"""
			|在这个例子中，变量 y 的值是立即计算出来的，因为它是一个非惰性值。
			|而变量 z 的值需要计算 x 的值，因此在第一次访问 x 时，初始化代码块被执行，
			|输出了 "Initializing x"。然后，变量 z 的值被计算为 43。
			|
			|惰性加载在 Scala 中还有许多其他的应用场景，例如：
			|
			|惰性集合：Scala 中的集合类支持惰性加载，可以在需要时才计算集合中的元素。
			|   例如，Stream 就是一种惰性集合，它只会计算需要的元素，而不会一次性计算所有元素。
			|惰性参数：Scala 中的函数可以定义惰性参数，即只有在需要时才会计算参数的值。
			|   例如，可以使用 => 来定义惰性参数，例如 def f(x: => Int) = ...。
			|   
			|此外，
			|  在 Scala 中，惰性参数的值在被第一次访问后会被存放在一个临时变量中。
			|  这个临时变量只会在第一次访问时被计算，然后将计算结果保存在这个变量中，
			|  以后再次访问时直接返回这个变量的值，而不会重新计算。
			|
			|具体来说，当我们在函数体内访问一个惰性参数时，Scala 会自动将这个参数转换成一个函数，
			|然后调用这个函数。这个函数只会在第一次调用时被计算，然后将计算结果保存在一个临时变量中。
			|以后再次调用这个函数时，直接返回这个临时变量的值，而不会重新计算。
		""".stripMargin
		lazy val x = {
			println("Initializing x")
			42
		}
		
		
		val y = 1 + 2
		println("y = " + y) // 输出 "y = 3"
		
		"""
			|第一次调用x,输出:
			|Initializing x
			|z = 43
		""".stripMargin
		val z = x + 1
		println("z = " + z)
		
		"""
			|第二次调用x,输出
			|u = 43
		""".stripMargin
		val u = x + 1
		println("u = " + u)
	}
}