Scala入门之函数编程

虽然Twiiter提供了中文版Scala教程：Scala 课堂，但是这只是一个参考书，并不适合Scala初学者，Scala与Java/C#不同特点是面向函数编程，这反映在语言上的不同点，具有Java或C#经验的程序员如果了解这个不同特点，也就是掌握了打开Scala语言大门的钥匙。

　　Scala的特点函数是第一等公民，而不是对象Object，函数可以作为方法参数传递，在Java中我们初学者经常要搞清一个问题，Java是按值还是按引用传递，现在Scala还可以按函数传统，也就是把函数看成一个对象引用。

　　　准备Scala环境，在http://www.scala-lang.org/download/下载scala，启动命令行，可以输入Scala的语句了。

　　首先我们从Ｓｃａｌａ的函数开始：

　　在命令后输入：(x:Int) => x * 2

　　这种奇怪的格式让我们陌生，但是如果你熟悉javascript的函数如下：

function myfunc(param){

　　　alert("hello" + param);

}

　　这是一个弹出窗口hello的函数，显示的是hellp+输入参数，这个param不只是可以传入值，也可以传入另外一个函数，为了能够传入另外一个函数作为参数，被传入的函数在写法上要改变一下，比如：

var myfunc2 = function (param){

　　　alert("hello" + param);

}

　　可以看到，我们将函数名称移到了左边，右边就剩余function和()以及{}三个符号，这样我们可以传入myfunc了：

myfunc(myfunc2);

　　我们已经理解了ＪＳ中函数传递，那么Ｓｃａｌａ中也是类似，上面的(x:Int) => x * 2 其实可以看成ＪＳ的(x:Int) {　 x * 2 　} ，我们使用大括号替代右箭头=>，两者意思差不多(少一个function付)。等同于js：

var myfunc3 = function (x) {

　　return 　 x * 2 　;

}

　　scala的x:Int类似Java的Int x，Int是x的类型，js是动态语言，所以类型定义是不需要的。Scala的写法是：

var myfunc = (x:Int) => x * 2

　　我们自己简写成(x:Int) => x * 2也可以，和myfunc一样到处引用使用，没有名称而已，也就是匿名函数，可以作为另外一个函数的输入参数使用。如：

myfunc2( (x:Int) => x * 2);

　　　myfunc这个函数自己也可以被直接使用：

myfunc(2)

结果是4；

　　那么myfunc(myfunc(2))是多少呢，注意，这里不是myfunc2，而是myfunc自己。

myfunc(2)

结果是8; 相当于调用了两次自己。

　　　面向函数编程经常形象的比喻成类似集成电路的输入输出一样：

输入－－－＞函数运算　－－＞输出

　　所以，这里(x:Int) => x * 2也有这三种结构：

输入x---->函数运算x * 2 ---->输出x*2的结果。

　　输出x*2结果和x*2运算实际是捆绑在一起，是一体的，所以，一般我们就不显式象js中声明return x*2。Scala的"=>"符号的 右边可以认为代表细节，代表函数体，代表ReturnValue is “右边”.

 

第二步

　　　有了前面热身，我们对函数是第一等公民有个初步印象，下面再看看函数如何作为值传递的：

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

for(x:Int <- myList) yield myfunc (x)

　　yield是专门用于for循环，将新的结果写入到结果序列中，这里将myfunc(x)结果返回一个新的List，结果是：List[Int] = List(2, 4, 6, 8, 10)

　　下面我们引入面向函数编程最常用的一个函数map:

myList.map((x: Int) => x * 2)

结果也是List[Int] = List(2, 4, 6, 8, 10); 也相当以将集合myList中每个元素经过(x: Int) => x * 2运算得到结果。

　　　从输入输出这个角度理解这个函数map，map的输入是(x: Int) => x * 2的输出，而(x: Int) => x * 2的输入是什么呢？是x，那么x从哪里来的？猜测可能是来自myList的每个元素。

　　这里引入一个函数组合子（Functional Combinators）定义，组合子是一个没有自由free变量的函数。什么叫自由变量？没有孤立的变量，比如上面的变量是x不应该是一个孤立变量，其来自于myList的元素。

　　这里的map对列表myList中的每一个元素都应用了 x * 2函数，并返回一个新的列表List(2, 4, 6)。我们称这个操作是map 组合子，同理还有filter操作。

for(x <- c; if cond) yield {...}

　　等同于：

c.filter(x => cond).map(x => {...})

　　或

c.withFilter(x => cond).map(x => {...})

　　

　　注意到这里for中多了一个if语句判断，也就是对列表集合中元素进行if判断，这相当于使用了filter函数，filter对传入函数计算结果为false的全部删除。返回一个布尔值的函数通常被称为谓词函数[或判定函数]。

　　　再看看for的另外一种形式, 集合嵌套：

for(x <- c1; y <- c2; z <-c3) {...}

等同于：

c1.foreach(x => c2.foreach(y => c3.foreach(z => {...})))

　　使用组合子foreach的好处这里也可以看出，使用for进行嵌套循环，经常可能会迷糊钻晕了，而使用组合子则简单明了。foreach 这个组合子类似Map，但是不返回任何结果，

val doubled = myList.foreach((x: Int) => x * 2)  
doubled: Unit = ()

　　这里foreach返回结果为类型Unit,类似void，是空。

　　flatMap 是另外一个组合子，flat可以理解为折叠或嵌套的意思。

for(x <- c1; y <- c2; z <- c3) yield {...}

等同于

c1.flatMap(x => c2.flatMap(y => c3.map(z => {...})))

　　这里的for循环和上面区别多了一个yield，看到yield第一反应我们是想到map，但是这里集合不是一个，而是三个嵌套，那么我们就使用flat+map.注意到，z是嵌套集合最后一个输出，作为map的输入。

　　再看一个例子，假设有嵌套集合如下：

 val nestedNumbers = List(List(1, 2), List(3, 4))

nestedNumbers.flatMap(x => x.map(_ * 2)

返回结果是

List[Int] = List(2, 4, 6, 8)

　　将两个集合折合成一个集合输出，并应用了x*2函数计算。这里_ * 2等同于(x: Int) => x * 2，下划线_表示通配上下文的任何变量或函数。是一种简单写法。

第三步

　　让我们还是围绕(x: Int) => x * 2继续展开，它代表一个有输入和输出的函数，如果我们在另外一个函数中需要用这个函数作为输入参数，那么如何定义另外一个函数的方法参数呢？myfunc2(_*2)是一种hard code写法。

def myfunc2(fn: Int => Int): Int = {

　　fn(10)

}

　　这里的fn: Int => Int匹配(x: Int) => x * 2这样的抽象，当然也可以是(x: Int) => x + 2等，只要输入和输出返回都是整数即可。如果我们运行：

myfunc2((x: Int) => x * 2)

结果是20, 而运行：

myfunc2((x: Int) => x + 2)

结果是12。

　　在这里，fn(10)中的10是fn输入参数，fn输出结果是根据myfunc2的输入决定的，有点类似访问者模式哦。

　　下面我们尝试写自己的函数组合子：

var myfunc = (x: Int) => x * 2

val numbers = List(1, 2, 3, 4)

def ourMap(numbers: List[Int], fn: Int => Int): List[Int] = {
　　numbers.map((x: Int) => x * 2)
}

ourMap(numbers, myfunc(_))

结果是List[Int] = List(2, 4, 6, 8)