scala中的集合复习

scala中集合的复习

Map，Set，Array，List

1、它们是不是只有四个

在 Scala 中，集合类并不只有Map、Set、Array这三种，还有其他一些常用的集合类型，如List、Tuple、Vector等，但Map、Set、Array确实是比较常用且具有代表性的集合类型。

2、它们有什么关系、区别

【关系】：

Map、Set、Array、List这四种集合在 Scala 中存在着一定的关系，具体如下：

共同的抽象基类

• 它们都继承自Traversable特质或其子特质。Traversable特质定义了一些基本的遍历操作，如foreach方法等，这使得它们都具备了可遍历的特性，能够方便地对集合中的元素进行迭代操作。

集合间的转换

• Map 与 Set：可以通过Map的keySet方法获取其所有键的Set集合，也可以通过toMap方法将包含键值对的Set转换为Map。例如：

val map = Map("key1" -> "value1", "key2" -> "value2")
val keySet: Set[String] = map.keySet
val set = Set(("key3", "value3"), ("key4", "value4"))
val newMap: Map[String, String] = set.toMap

• Array 与 List：可以使用Array的toList方法将Array转换为List，也可以使用List的toArray方法将List转换为Array。例如：

val array = Array(1, 2, 3)
val list: List[Int] = array.toList
val list2 = List(4, 5, 6)
val newArray: Array[Int] = list2.toArray

• Map 与 List：可以将Map转换为包含键值对的List，例如val mapList: List[(String, String)] = map.toList。反之，也可以将特定格式的List转换为Map，前提是List中的元素是键值对形式且键唯一，如val newMapFromList: Map[String, String] = List(("key5", "value5"), ("key6", "value6")).toMap。

函数式编程中的应用

• 在函数式编程中，这几种集合都可以作为函数的参数或返回值，方便地进行各种数据处理和转换操作。例如，可以使用map函数对List或Array中的每个元素进行相同的操作并返回一个新的集合，也可以使用filter函数对集合中的元素进行筛选等。同样，对于Set和Map也可以进行类似的函数式操作，只是操作的具体语义会根据集合的特点有所不同。

val list3 = List(1, 2, 3, 4, 5)
val newList = list3.map(_ * 2)
val set2 = Set(1, 2, 3, 4, 5)
val newSet = set2.filter(_ % 2 == 0)
val map2 = Map("key1" -> 1, "key2" -> 2, "key3" -> 3)
val newMap2 = map2.mapValues(_ * 10)

内存布局与性能特点的关联

• Array在内存中是连续存储的，这使得它在随机访问元素时具有很高的性能，但在插入和删除元素时性能较差，因为需要移动大量的元素。而List是由节点组成的链表结构，每个节点包含一个元素和指向下一个节点的引用，这种结构使得它在头部插入和删除元素时非常高效，但随机访问元素的性能相对较差。
• Set和Map在 Scala 中通常基于哈希表实现，这使得它们在查找元素时具有较快的速度，但在遍历元素时的顺序是不确定的，与插入顺序无关。

【区别】：

存储特点

• Map：是一种键值对集合，其中的元素是以键值对的形式存在的，每个键对应一个值，键是唯一的。例如val map = Map("key1" -> "value1", "key2" -> "value2")。
• Set：是一种不包含重复元素的集合。例如val set = Set(1, 2, 3, 4, 4)，最终集合中只会保留1, 2, 3, 4这四个元素。
• Array：是一种长度不可变的数组，存储的元素可以是任意类型，但所有元素的类型必须一致。例如val array = Array(1, 2, 3, 4)。
• List：是一种线性的、不可变的集合，存储的元素可以是任意类型，且允许有重复元素。例如val list = List(1, 2, 3, 4, 4)。

元素访问与操作

• Map：通过键来访问对应的值，例如map("key1")将返回"value1"。可以使用map.keys获取所有键，使用map.values获取所有值，也可以使用map.updated("key1", "newValue1")来更新键对应的值等。
• Set：可以使用set.contains(1)来判断集合中是否包含元素1，也可以使用set + 5向集合中添加元素5，不过由于Set的不重复性，若添加的元素已存在，则集合不变。
• Array：通过索引来访问元素，例如array(0)将返回数组中的第一个元素1。数组的长度是固定的，若要修改元素，可以直接对相应索引位置的元素赋值，如array(0) = 10。
• List：可以使用list.head获取列表的第一个元素，使用list.tail获取除第一个元素之外的剩余列表。由于List是不可变的，若要添加元素，可以使用1 :: list将元素1添加到列表头部，得到一个新的列表。

性能特点

• Map：查找元素的时间复杂度接近常数时间，取决于哈希函数的性能。在有大量数据且需要频繁根据键查找值的场景下性能较好。
• Set：判断元素是否存在的操作效率较高，同样依赖于哈希实现的Set查找时间复杂度接近常数时间。适合用于快速判断元素是否属于某个集合的场景。
• Array：随机访问元素的速度非常快，时间复杂度为 O (1)，因为数组在内存中是连续存储的，可以通过索引直接定位到元素。但插入和删除元素的效率较低，因为需要移动大量后续元素。
• List：头部添加和删除元素的操作非常快，时间复杂度为 O (1)，但随机访问元素的效率较低，需要遍历列表来查找元素，时间复杂度为 O (n)。

适用场景

• Map：常用于需要根据特定键来存储和查找数据的场景，如存储用户信息，以用户 ID 为键，用户详细信息为值；或者用于表示配置信息等。
• Set：适用于需要保证元素唯一性的场景，如存储一组不重复的标签、去重后的数据集等。
• Array：适合存储和操作固定大小、类型相同的数据集合，特别是在需要高效随机访问元素的场景下，如存储矩阵数据、图像像素数据等。
• List：在需要频繁在头部添加或删除元素，以及对序列进行递归处理的场景中比较适用，如实现栈、队列等数据结构，或者处理自然顺序的元素序列等。