重学scala：scala中的数据结构
注意：下面的例子均在scala shell中演示的
一、数据结构介绍
对于Scala来说，同时支持可变集合和不可变集合，不可变集合一直都不会发生变化，可以安全的并发访问。
Scala优先采用不可变集合，同时几乎所有的集合类，Scala都同时提供了可变和不可变的版本。
下面是两个主要的包：不可变集合：scala.collection.immutable、可变集合： scala.collection.mutable。
不可变集合继承层次：
可变集合继承层次：
二、实操
1、数组
可以用数组来存放一组数据。scala中，有两种数组，一种是定长数组，另一种是变长数组。
1.1、定长数组
定长数组指的是数组的长度是不允许改变的，数组的元素是可以改变的。
// 通过指定长度定义数组
val/var 变量名 = new Array[元素类型](数组长度)
// 用元素直接初始化数组
val/var 变量名 = Array(元素1, 元素2, 元素3...)
数组的泛型使用[]来指定，使用()来获取元素
scala> val a=new Array[Int](5)
a: Array[Int] = Array(0, 0, 0, 0, 0)
scala> a(0)
res0: Int = 0
scala> a(0)=3
scala> a
res2: Array[Int] = Array(3, 0, 0, 0, 0)
scala> val b = Array("hadoop","spark","flink")
b: Array[String] = Array(hadoop, spark, flink)
scala> b(0)
res3: String = hadoop
scala> b.length
res4: Int = 3
1.2、变长数组
变长数组指的是数组的长度是可变的，可以往数组中添加、删除元素。创建变长数组，需要提前导入ArrayBuffer类。
import scala.collection.mutable.ArrayBuffer
创建空的ArrayBuffer变长数组
val/var a = ArrayBuffer[元素类型]()
创建带有初始元素的ArrayBuffer
val/var a = ArrayBuffer(元素1，元素2，元素3....)
示例：
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-C9MbI5kx-1653812332984)(en-resource://database/28654:1)]
scala> import scala.collection.mutable.ArrayBuffer
import scala.collection.mutable.ArrayBuffer
//定义一个长度为0的整型变长数组
scala> val a=ArrayBuffer[Int]()
a: scala.collection.mutable.ArrayBuffer[Int] = ArrayBuffer()
//定义一个有初始元素的变长数组
scala> val b = ArrayBuffer("hadoop", "flink", "spark")
b: scala.collection.mutable.ArrayBuffer[String] = ArrayBuffer(hadoop, flink, spark)
变长数组的增删改操作
- 使用+=添加元素
- 使用-=删除元素
- 使用++=追加一个数组到变长数组
示例:
// 定义变长数组
scala> val a = ArrayBuffer("hadoop", "spark", "flink")
a: scala.collection.mutable.ArrayBuffer[String] = ArrayBuffer(hadoop, spark, flink)
// 追加一个元素
scala> a += "hive"
res5: a.type = ArrayBuffer(hadoop, spark, flink, hive)
// 删除一个元素
scala> a -= "spark"
res7: a.type = ArrayBuffer(hadoop, flink, hive)
//可以连着使用
scala> a += "clickhouse" -= "hadoop"
res8: a.type = ArrayBuffer(flink, hive, clickhouse)
// 追加一个数组
scala> a ++= Array("canal", "flume")
res9: a.type = ArrayBuffer(flink, hive, clickhouse, canal, flume)
//任意位置插入、删除元素，这种方法效率不高
//在index 1之前插入元素
a.insert(1, "hbase")
//插入多个
a.insert(1, "elasticsearch", "hudi")
//移除一个
a.remove(1)
//移除多个，第二个参数：移除的元素个数
//从第二个元素开始，移除2个元素
a.remove(2, 2)
//移除最后2个元素, 高效
a.trimEnd(2)
//输出查看
println(a.toString)
技巧：如果要定义一个Array，但元素个数不确定，可以先将元素写入一个ArrayBuffer，然后再将ArrayBuffer转换成Array
scala> val arr2 = ArrayBuffer(1, 2, 3)
arr2: scala.collection.mutable.ArrayBuffer[Int] = ArrayBuffer(1, 2, 3)
scala> arr2.toArray
res18: Array[Int] = Array(1, 2, 3)
同时可以将Array转换成ArrayBuffer
scala> val arr = Array(1, 2, 3)
arr: Array[Int] = Array(1, 2, 3)
scala> arr.toBuffer
res16: scala.collection.mutable.Buffer[Int] = ArrayBuffer(1, 2, 3)
同时scala集合也可以与java集合互转。
1.3、遍历数组
可以使用以下两种方式来遍历数组：
- 直接遍历数组中的元素（类比java foreach）
- 索引遍历数组中的元素（类比java for i）
示例：
scala> for(i <- a) println(i)
flink
hudi
clickhouse
//to
scala> for(i <- 0 to a.length -1) println(a(i))
flink
hudi
clickhouse
//until
scala> for(i <- 0 until a.length) println(a(i))
flink
hudi
clickhouse
//0 until n 生成一系列的数字，包含0，不包含n
//0 to n 包含0，也包含n
//util用法
scala> for(i <- 0 until (a.length, 2)) println(a(i))
flink
clickhouse
1.4、数组常用操作
数组常用的计算操作。sum、max、min、sorted方法。
示例：
scala> val array=Array(1,5,4,2,6)
array: Array[Int] = Array(1, 5, 4, 2, 6)
//求和
scala> array.sum
res27: Int = 18
//求最大值
scala> array.max
res28: Int = 6
//求最小值
scala> array.min
res29: Int = 1
//生成新的数组，升序，array保持不变
scala> array.sorted
res30: Array[Int] = Array(1, 2, 4, 5, 6)
//降序 reverse 反转
scala> array.sorted.reverse
res31: Array[Int] = Array(6, 5, 4, 2, 1)
// 字符串排序是通过按照字典序排序的
scala> val array01=Array("Apache", "Spark", "Flink", "Kafka")
array01: Array[String] = Array(Apache, Spark, Flink, Kafka)
scala> array01.min
res32: String = Apache
scala> array01.max
res33: String = Spark
2、元组
元组可以用来包含一组不同类型的值。例如：姓名，年龄，性别，出生年月。元组的元素是不可变的。
使用括号来定义元组
val/var 元组变量名称 = (元素1, 元素2, 元素3....)
使用箭头来定义元素（元组只有两个元素）
val/var 元组 = 元素1->元素2
示例：
// 直接使用括号来定义一个元组
scala> val a = (1, "张三", 18, "杭州市")
a: (Int, String, Int, String) = (1,张三,18,杭州市)
//使用箭头来定义元素
scala> val b = 1->2
b: (Int, Int) = (1,2)
访问元组，_1表示访问第一个元素，依次类推
示例
scala> a._2
res34: String = 张三
不能修改元组中的值
scala> a._4="西湖"
:12: error: reassignment to val
a._4="西湖"
3、映射Map
Map可以称之为映射。它是是key，value对形式的。Map也分为不可变Map和可变Map。
3.1、不可变Map
值不可改变，否则报错
val/var map = Map(键->值, 键->值, 键->值...)
// 推荐，可读性更好
val/var map = Map((键, 值), (键, 值), (键, 值), (键, 值)...)
示例：
scala> val map1 = Map("zhangsan"->18, "lisi"->35)
map1: scala.collection.immutable.Map[String,Int] = Map(zhangsan -> 18, lisi -> 35)
scala> val map2 = Map(("zhangsan", 18), ("lisi", 35))
map2: scala.collection.immutable.Map[String,Int] = Map(zhangsan -> 18, lisi -> 35)
// 根据key获取value
scala> map1("zhangsan")
res0: Int = 18
//报错
scala> map1("zhangsan") = 20
:13: error: value update is not a member of scala.collection.immutable.Map[String,Int]
map1("zhangsan") = 20
3.2、可变Map
可变Map需要手动导入
import scala.collection.mutable.Map
定义语法与不可变Map一致。
示例：
//定义可变的map
scala> val map3 = Map("zhangsan"->18, "lisi"->35)
map3: scala.collection.mutable.Map[String,Int] = Map(lisi -> 35, zhangsan -> 18)
//获取zhangsan这个key对应的value
scala> map3("zhangsan")
res2: Int = 18
//给zhangsan这个key重新赋值value
scala> map3("zhangsan")=50
//查看
scala> map3
res4: scala.collection.mutable.Map[String,Int] = Map(lisi -> 35, zhangsan -> 50)
3.3、Map基本操作
创建一个可变的map
scala> val map = Map("zhangsan"->18, "lisi"->35)
map: scala.collection.mutable.Map[String,Int] = Map(lisi -> 35, zhangsan -> 18)
按照key获取value
// 获取zhagnsan的年龄
scala> map("zhangsan")
res5: Int = 18
//不存在，报错
map("wangwu")
// 获取wangwu的年龄，如果wangwu不存在，则返回-1 比较友好，避免遇到不存在的key而报错
scala> map.getOrElse("wangwu", -1)
res7: Int = -1
修改key对应的value
scala> map("lisi")=60
添加key-value键值对
scala> map += ("wangwu" ->35)
res9: map.type = Map(lisi -> 60, zhangsan -> 18, wangwu -> 35)
//添加、更新多个键值对
map += ("wangwu" ->25, "zhaoliu" -> 10)
//等价
map("wangwu") = 35
获取所有的key和所有的value
//获取所有的key的迭代器
scala> map.keys
res13: Iterable[String] = Set(lisi, zhangsan, zhaoliu, wangwu)
//获取所有的key，获得一个集合
scala> map.keySet
res14: scala.collection.Set[String] = Set(lisi, zhangsan, zhaoliu, wangwu)
//获取所有的value
scala> map.values
res15: Iterable[Int] = HashMap(10, 18, 10, 35)
遍历map
//第一种遍历
scala> for(k <- map.keys) println(k+" -> " +map(k))
lisi -> 10
zhangsan -> 18
zhaoliu -> 10
wangwu -> 35
//第二种遍历
scala> for((k,v) <- map) println(k+" -> "+v)
lisi -> 10
zhangsan -> 18
zhaoliu -> 10
wangwu -> 35
4、Set集合
Set是代表没有重复元素的集合。Set具备以下性质：
- 元素不重复
- 不保证插入顺序
scala中的set集合也分为两种，一种是不可变集合，另一种是可变集合。
4.1、不可变Set集合
创建语法如下：
//创建一个空的不可变集
val/var 变量名 = Set[类型]()
//给定元素来创建一个不可变集
val/var 变量名 = Set[类型](元素1, 元素2, 元素3...)
示例：
// 创建set集合
scala> val a = Set(1,1,2,3,4,5)
a: scala.collection.immutable.Set[Int] = Set(5, 1, 2, 3, 4)
// 获取集合的大小
scala> a.size
res0: Int = 5
// 遍历集合
scala> for(i <- a) println(i)
5
1
2
3
4
//添加元素生成新的集合
scala> a + 6
res20: scala.collection.immutable.Set[Int] = Set(5, 1, 6, 2, 3, 4)
// 删除一个元素
scala> a - 1
res21: scala.collection.immutable.Set[Int] = Set(5, 2, 3, 4)
// 删除set集合中存在的元素
scala> a -- Set(2,3)
res22: scala.collection.immutable.Set[Int] = Set(5, 1, 4)
// 拼接两个集合
scala> a ++ Set(6,7,8)
res24: scala.collection.immutable.Set[Int] = Set(5, 1, 6, 2, 7, 3, 8, 4)
//求2个Set集合的交集
scala> a & Set(3,4,5,6)
res25: scala.collection.immutable.Set[Int] = Set(5, 3, 4)
注意：这里对不可变的set集合进行添加删除等操作，对于该集合来说是没有发生任何变化，这里是生成了新的集合，新的集合相比于原来的集合来说发生了变化。
4.2、可变Set集合
要使用可变集，必须要手动导入：
import scala.collection.mutable.Set
示例：
//定义可变的set集合
scala> val set=Set(1,2,3,4,5)
set: scala.collection.mutable.Set[Int] = Set(1, 5, 2, 3, 4)
//添加单个元素
scala> set +=6 或者 set = set + 6
res10: set.type = Set(1, 5, 2, 6, 3, 4)
//添加多个元素
scala> set +=(6,7,8,9)
res11: set.type = Set(9, 1, 5, 2, 6, 3, 7, 4, 8)
//添加一个set集合中的元素
scala> set ++=Set(10,11)
res12: set.type = Set(9, 1, 5, 2, 6, 3, 10, 7, 4, 11, 8)
//删除一个元素
scala> set -=11
res13: set.type = Set(9, 1, 5, 2, 6, 3, 10, 7, 4, 8)
//删除多个元素
scala> set -=(9,10)
res15: set.type = Set(1, 5, 2, 6, 3, 7, 4, 8)
//删除一个set子集
scala> set --=Set(7,8)
res19: set.type = Set(1,5, 2, 6, 3, 4)
scala> set.remove(1)
res17: Boolean = true
//输出最后的结果
scala> set
res18: scala.collection.mutable.Set[Int] = Set(5, 2, 6, 3, 4)
注意：可变set修改是对原set进行修改的
5、列表 List
List具备以下性质：
- 可以保存重复的值
- 有先后顺序
scala中也有两种列表，一种是不可变列表、另一种是可变列表。
5.1、不可变列表
不可变列表就是列表的元素、长度都是不可变的。语法使用 List(元素1, 元素2, 元素3, …) 来创建一个不可变列表。
val/var 变量名 = List(元素1, 元素2, 元素3...)
//使用 Nil 创建一个不可变的空列表
val/var 变量名 = Nil
//使用 :: 方法创建一个不可变列表
val/var 变量名 = 元素1 :: 元素2 :: Nil
示例：
//创建一个不可变列表，存放（1,2,3,4）
scala> val list1=List(1,2,3,4)
list1: List[Int] = List(1, 2, 3, 4)
//使用Nil创建一个不可变的空列表
scala> val list2=Nil
list2: scala.collection.immutable.Nil.type = List()
//使用 :: 方法创建列表
scala> val list3=1::2::3::Nil
list3: List[Int] = List(1, 2, 3)
5.2、可变列表
可变列表就是列表的元素、长度都是可变的。要使用可变列表，先要导入
import scala.collection.mutable.ListBuffer
使用ListBuffer元素类型创建空的可变列表
val/var 变量名 = ListBuffer[Int]()
使用ListBuffer(元素1, 元素2, 元素3…)创建可变列表
val/var 变量名 = ListBuffer(元素1，元素2，元素3...)
示例：
//定义一个空的可变列表
scala> val a=ListBuffer[Int]()
a: scala.collection.mutable.ListBuffer[Int] = ListBuffer()
//定义一个有初始元素的可变列表
scala> val b=ListBuffer(1,2,3,4)
b: scala.collection.mutable.ListBuffer[Int] = ListBuffer(1, 2, 3, 4)
5.3、列表操作
//定义一个可变的列表
scala> val list=ListBuffer(1,2,3,4)
list: scala.collection.mutable.ListBuffer[Int] = ListBuffer(1, 2, 3, 4)
//获取第一个元素
scala> list(0)
res4: Int = 1
//获取第一个元素
scala> list.head
res5: Int = 1
//获取除了第一个元素外其他元素组成的列表
scala> list.tail
res6: scala.collection.mutable.ListBuffer[Int] = ListBuffer(2, 3, 4)
//添加单个元素
scala> list +=5
res7: list.type = ListBuffer(1, 2, 3, 4, 5)
//添加一个不可变的列表
scala> list ++= List(6,7)
res8: list.type = ListBuffer(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)
//添加一个可变的列表
scala> list ++= ListBuffer(8,9)
res9: list.type = ListBuffer(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9)
//删除单个元素
scala> list -= 9
res10: list.type = ListBuffer(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8)
//删除一个不可变的列表存在的元素
scala> list --= List(7,8)
res11: list.type = ListBuffer(1, 2, 3, 4, 5, 6)
//删除一个可变的列表存在的元素
scala> list --= ListBuffer(5,6)
res12: list.type = ListBuffer(1, 2, 3, 4)
//可变的列表转为不可变列表
scala> list.toList
res13: List[Int] = List(1, 2, 3, 4)
//可变的列表转为不可变数组
scala> list.toArray
res14: Array[Int] = Array(1, 2, 3, 4)