scala(六) 高阶函数

作者: 万事万物 | 来源:发表于2021-06-23 01:04 被阅读0次

介绍

高阶函数：以函数作为参数或返回值的方法(函数)称为高阶函数。我的理解是高阶函数是一种思想，它的作用能让我们的程序更加灵活。
思考：如果让你实现一个计算器，功能不多，只有+，-，*，/ 四个功能。
方式一：普通方式
定义四个方法（函数）

  def main(args:Array[String]):Unit={

    // 加法
    def add(x:Int,y:Int)=x+y

    // 减法
    def minus(x:Int,y:Int)=x-y

    // 乘法
    def multiply(x:Int,y:Int)=x-y

    // 除法
    def division(x:Int,y:Int)=x/y
    
  }

编写一个计算器方法，负责统一调用

    def calculator(x:Int,y:Int,options:String):Int={
      if(options=="+"){
        add(x,y)
      }else if(options=="-"){
        minus(x,y)
      }else if(options=="*"){
        multiply(x,y)
      }else if(options=="/"){
        division(x,y)
      }else{
        println("不支持该功能")
        -1
      }
    }

这种方式简单，但是限制太多了，要是在加一个功能，如取余的方法（函数），那么就需要重新定义一个取余的方法（函数）。要是再来10个20个功能呢？难道需要定义这么多方法（函数）？

方式二：高阶函数一

当你看到高阶函数的时候，应该对函数有一定的了解。先不说scala是一个完全面向对象的语言，就函数而言，它本身就是一个对象。FuncationN 对象，N 表示0-22 个数字（不太了解，可能会有点绕）。

既然函数是个对象，那么肯定可以作为参数用来传递。
于是我们可以定义一个计算器函数: 除了传递正常的数值外，还需要把你具体的实现传递给我。

    /**
     * 计算器
     * @param x 参数 1
     * @param y 参数 2
     * @param func 函数对象
     * @return
     */
    def calculator(x:Int,y:Int,func:(Int,Int)=>Int):Int={
      // 具体的功能有函数来实现
      func(x,y)
    }

完整代码

  def main(args:Array[String]):Unit={

    // 加法
    def add(x:Int,y:Int)=x+y

    // 减法
    def minus(x:Int,y:Int)=x-y


    // 乘法
    def multiply(x:Int,y:Int)=x-y

    // 除法
    def division(x:Int,y:Int)=x/y


    /**
     * 计算器
     * @param x 参数 1
     * @param y 参数 2
     * @param func 函数对象
     * @return
     */
    def calculator(x:Int,y:Int,func:(Int,Int)=>Int):Int={
      // 具体的功能有函数来实现
      func(x,y)
    }
    // 除法
    val result=calculator(12,4,division) // 3
    println(result)
  }

比如若现在需要使用加法；我们只需要更改 func 为 add 即可。

    val result=calculator(12,4,add)

    println(result) // 16

这种方式：更加灵活，思想更加活跃，最开始接触高阶函数的时候也是一脸懵逼，依样画葫芦的写，达不到活学活用，觉得特难。至于什么时候想明白的我也不知道，接触多了就自然而然就明白了。

回到正题，你是否还有疑问？即便是将函数以参数的形式执行，不是还得先把函数定义好吗？10个20个功能还不是得继续加代码，写函数。

哈哈确实是，但是这种思想，我们应该要明白，否则看到别人的写的函数以这样的形式都不知道啥意思就奇怪了。

对高阶函数有了一定了解后，就来玩玩scala中的高阶函数；看看他你能玩出什么花来。
还是以这个为例

    // 加法
    def add(x:Int,y:Int)=x+y

    // 减法
    def minus(x:Int,y:Int)=x-y

    // 乘法
    def multiply(x:Int,y:Int)=x-y

    // 除法
    def division(x:Int,y:Int)=x/y

你觉得写这种（如上）太麻烦了，就优化一下；上面是以方法的形式，带有def 关键字。这里改成函数的形式。看起来更加像一个参数，有木有。
函数和方法其实是一样的，只不过表达形式不同，没必要太纠结。

  def main(args:Array[String]):Unit={

    // 加法
    val add=(x:Int,y:Int)=>x+y
    // 减法
    val minus=(x:Int,y:Int)=>x-y

    // 乘法
    val multiply=(x:Int,y:Int)=>x*y

    // 除法
    val division=(x:Int,y:Int)=>x/y


    /**
     * 计算器
     * @param x 参数 1
     * @param y 参数 2
     * @param func 函数对象
     * @return
     */
    def calculator(x:Int,y:Int,func:(Int,Int)=>Int):Int={
      // 具体的功能有函数来实现
      func(x,y)
    }


    val result=calculator(12,4,multiply)
    println(result) // 48
  }

觉得没啥感觉？那我就删了，

  def main(args:Array[String]):Unit={


    /**
     * 计算器
     * @param x 参数 1
     * @param y 参数 2
     * @param func 函数对象
     * @return
     */
    def calculator(x:Int,y:Int,func:(Int,Int)=>Int):Int={
      // 具体的功能有函数来实现
      func(x,y)
    }


    val result=calculator(12,4,_+_)  

    println(result) //16

  }

换成除法：

    val result=calculator(12,4,_/_)  
    println(result) //3

这种方式，够离谱了吧，改到最后都不认识了。
sacla 中有很多地方都会用到下划线_；其用途很强大的，就说说这里的_的作用。在这里，它可以作为一个参数，拿_/_为例，第一个_就代表参数x的值，第二个_就代表参数y的值。

浅谈 Scala 中下划线的用途

高阶函数简化（调用时简化）

标准写入(以上面的案例说明）

    // 定义函数
    val add=(x:Int,y:Int)=>x+y
    // 调用
    val result=calculator(12,4,add)
    // 输出结果
    println(result)  // 16

直接传递函数值

    // 调用
    val result=calculator(12,4,(x:Int,y:Int)=>x+y)
    // 输出结果
    println(result)

参数类型一致，类型可以省略
(x:Int,y:Int)=>x+y 与 func:(Int,Int) 是一致的。

    // 调用
    val result=calculator(12,4,(x,y)=>x+y)
    // 输出结果
    println(result)

如果函数的参数在函数体中，只使用过一次，可以使用_ 代替。

    // 调用
    val result=calculator(12,4,_+_)
    // 输出结果
    println(result)

如果函数参数只有一个，小括号可以省略

 def sayHello(str:String,func:(String)=>String): String ={
      str
 }
 println(sayHello("hello",s=>s)) // hello

'_'的限制场景

当然使用 _ 是有限制的，有些场景不可使用。

如果函数参数的使用顺序与参数定义的顺序不一样，此时不可用使用下划线代替。
如下：这种情况就就不能使用下划线代替，会再次数据错误。

val result=calculator(12,4,(x,y)=>y-x)

如果函数体中有()，函数的参数在函数中小括号中以表达式形式存在，此时不能用小括号代替。

val result=calculator(12,4,(x,y)=>(x+1)*y)

如果函数只有一个参数，并且在函数体中对参数没有做任何操作就直接返回的时候，不能使用_ 代替。

    def sayHello(str:String,func:(String)=>String): String ={
      str
    }

    // 普通方式
    println("普通方式:",sayHello("hello",(s)=>s))
    // 下划线的方式：
    println("下划线的方式:",sayHello("hello",_))

输出：

(普通方式:,hello)
(下划线的方式:,Demo02$$$Lambda$7/932607259@67b64c45)

思考：为什么输出的是 Demo02$$$Lambda$7/932607259@67b64c45？当如果是第三种情况是，_ 将不再是hello；而是该函数的引用；
谁的引用？答案就是 sayHello 的引用，也就是当前函数的引用。

案例实战

**对数组中每个元素按照指定规则进行操作,操作之后返回结果结果
数据: Array[String]("hello","spark","hadoop","flink")
规则 [可变]: 通过该规则可以获取到字符长度、首写字母、转换大小写
获取每个元素的长度
案例一：获取元素长度

  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val arr=Array[String]("hello","spark","hadoop","flink")
    println(map(arr).toList)
  }

  /**
   * 获取元素长度
   * @param array
   */
  def map(array: Array[String]): Array[AnyVal] ={
    for (e<- array)yield e.length
  }

List(5, 5, 6, 5)

该规则是可变的，上面的案例是获取长度，要是获取其他信息又怎么获取呢？学习完高阶函数之后，我们自然可以想到将一个函数作为参数，将规则定义到函数中，至于什么规则，不用操心，传进来是什么就是什么就可以了。
代码优化：优化之后，将规则作为参数传进来。

  def main(args: Array[String]): Unit = {

    val arr=Array[String]("hello","spark","hadoop","flink")
    println(map(arr,(s)=>{s.length}).toList)

  }

  def map(array: Array[String],func:String=>Any): Array[Any] ={
    for (e<- array)yield func(e)
  }

List(5, 5, 6, 5)

咦？感觉没什么？这次需求，获取列表中的首字母

  def main(args: Array[String]): Unit = {

    val arr=Array[String]("hello","spark","hadoop","flink")
    println(map(arr,(s)=>{s.charAt(0)}).toList)

  }
  def map(array: Array[String],func:String=>Any): Array[Any] ={
    for (e<- array)yield func(e)
  }

List(h, s, h, f)

也可以这样，将字符串全部大写

  def main(args: Array[String]): Unit = {

    val arr=Array[String]("hello","spark","hadoop","flink")
    println(map(arr,(s)=>{s.toUpperCase()}).toList)
  }
  def map(array: Array[String],func:String=>Any): Array[Any] ={
    for (e<- array)yield func(e)
  }

List(HELLO, SPARK, HADOOP, FLINK)

知道为什么需要返回 Any 吗？其主要原因是不知道规则是什么。比如：第一次是长度类型肯定是Int，第一次是首字母肯定的是Char，第三次是转转大写，是一个String。就是因为不确定，所以需要指定为Any。

接下来就是代码优化：

由于参数只有一个，所以可以不用带()

println(map(arr,s=>{s.toUpperCase()}).toList)

块中只有语句代码所以可以不用指定{}

 println(map(arr,s=>s.toUpperCase()).toList)

当然方法没参数，也可以不用带()

println(map(arr,s=>s.toUpperCase).toList)

参数只有一个且没有重复使用的地方，所以可以使用_代替

 println(map(arr,_.toUpperCase).toList)

运行结果：

List(HELLO, SPARK, HADOOP, FLINK)

对数组中的数据按照指定规则过滤
数据: Array[Int](1,4,2,7,9,10)
规则: [可变] 通过此规则，可以获取，奇偶数，3的倍数 等。
案例一：获取所有的奇数

  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val arr=Array[Int](1,4,2,7,9,10)

    println(filter(arr).toList)
  }

  /**
   * 过滤
   * @param arr
   * @return
   */
  def filter(arr:Array[Int]):Array[Int]={
    for (i <- arr if i % 2 != 0) yield i
  }

List(1, 7, 9)

规则是可以的，通过观察，发现 if i % 2 != 0 就是我们想要的规则；于是使用高阶函数进行改进。

需要键元素传给函数，然后在函数中判断是否是需要的元素；所以传入的参数是Int 返回的是Boolean。

func:Int=>Boolean

  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val arr=Array[Int](1,4,2,7,9,10)

    println(filter(arr,(i)=>{i%2!=0}).toList)
  }

  /**
   * 过滤
   * @param arr
   * @return
   */
  def filter(arr:Array[Int],func:Int=>Boolean):Array[Int]={
    for (i <- arr if func(i)) yield i
  }

List(1, 7, 9)

案例二：获取集合中所有的偶数

  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val arr=Array[Int](1,4,2,7,9,10)

    println(filter(arr,i=>i%2==0).toList)
  }

  /**
   * 过滤
   * @param arr
   * @return
   */
  def filter(arr:Array[Int],func:Int=>Boolean):Array[Int]={
    for (i <- arr if func(i)) yield i
  }

List(4, 2, 10)

案例三：获取结合中是3的倍数

  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val arr=Array[Int](1,4,2,7,9,10)

    println(filter(arr,_%3==0).toList)
  }

  /**
   * 过滤
   * @param arr
   * @return
   */
  def filter(arr:Array[Int],func:Int=>Boolean):Array[Int]={
    for (i <- arr if func(i)) yield i
  }

List(9)

对数组中元素按照指定规则分组
数据: Array[String]("zhangsan man beijing","lisi woman shenzhen","zhaoliu man shenzhen")
规则: 按照规则进行分组
通过上面两个案例的套路；应该知道该如何编写程序，按照规则进行分组，比如按照性别，地区等。

案例一：根据性别分组

 def main(args: Array[String]): Unit = {
    val arr=Array[String]("zhangsan man beijing","lisi woman shenzhen","zhaoliu man shenzhen")

    //根据 性别分组
    println(group(arr,s=>{s.split(" ")(1)}))
  }

  /**
   * 分组
   * @param arr
   * @param func
   * @return
   */
  def group(arr:Array[String],func:String=>String):util.HashMap[String,util.ArrayList[String]]={
    // 用于存放 分组数据
    val map=new util.HashMap[String,util.ArrayList[String]]()
    // 分组；具体按照什么来分组，有func 指定。
    // 只需要将 每个元素传给 func 即可。

    var list:util.ArrayList[String]=null
    for(e <-arr ;key=func(e)){
      // 校验key是否存在，
      if(map.containsKey(key)){
        list=map.get(key)
      }else{
        // 若key不存在，需要创建 集合
        list=new util.ArrayList[String]
      }
      list.add(e)
      // 装回map中
      map.put(key,list);
    }
    map
  }

{woman=[lisi woman shenzhen], man=[zhangsan man beijing, zhaoliu man shenzhen]}

案例一：根据地区分组

def main(args: Array[String]): Unit = {
    val arr=Array[String]("zhangsan man beijing","lisi woman shenzhen","zhaoliu man shenzhen")

    //根据 地区分组
    println(group(arr,s=>{s.split(" ")(2)}))
  }

  /**
   * 分组
   * @param arr
   * @param func
   * @return
   */
  def group(arr:Array[String],func:String=>String):util.HashMap[String,util.ArrayList[String]]={
    // 用于存放 分组数据
    val map=new util.HashMap[String,util.ArrayList[String]]()
    // 分组；具体按照什么来分组，有func 指定。
    // 只需要将 每个元素传给 func 即可。

    var list:util.ArrayList[String]=null
    for(e <-arr ;key=func(e)){
      // 校验key是否存在，
      if(map.containsKey(key)){
        list=map.get(key)
      }else{
        // 若key不存在，需要创建 集合
        list=new util.ArrayList[String]
      }
      list.add(e)
      // 装回map中
      map.put(key,list);
    }
    map
  }

{shenzhen=[lisi woman shenzhen, zhaoliu man shenzhen], beijing=[zhangsan man beijing]}

代码简写：

    //根据 性别分组
    println(group(arr,_.split(" ")(2)))

对数组中的所有元素按照指定规则聚合
数据: Array[Double](1,4,2,7,9,10)
规则: 求总和，求乘积，求差等。

案例一：求出集合中的总和

  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val arr=Array[Double](1,4,2,7,9,10)
    println(reduce(arr,(x,y)=>{x+y}))
  }

  def reduce(array: Array[Double],func:(Double,Double)=>Double): Double ={
    var tmp=array(0)
    for(i <- 1 until array.length){
      tmp=func(tmp,array(i))
    }
    tmp
  }

33.0

案例二：求出集合中的积

  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val arr=Array[Double](1,4,2,7,9,10)
    println(reduce(arr,(x,y)=>x*y))

  }

  def reduce(array: Array[Double],func:(Double,Double)=>Double): Double ={

    var tmp=array(0)
    for(i <- 1 until array.length){
      tmp=func(tmp,array(i))
    }
    tmp
  }

5040.0

案例二：求出集合中的差

  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val arr=Array[Double](1,4,2,7,9,10)
    println(reduce(arr,_-_))

  }

  def reduce(array: Array[Double],func:(Double,Double)=>Double): Double ={
    var tmp=array(0)
    for(i <- 1 until array.length){
      tmp=func(tmp,array(i))
    }
    tmp
  }

-31.0

根据指定规则获取数组中的最大值
数据: Array[String]("zhangsan 20 3000","lisi 18 4500","zhaoliu 33 3500")
规则: 根据不同的规则，求出最大值，如按照，年纪，薪资等。

案例一：按照获取年龄最大的用户

def main(args: Array[String]): Unit = {
    val arr=Array[String]("zhangsan 20 3000","lisi 18 4500","zhaoliu 33 3500")
    // 获取年龄最大的用户信息
    println(max(arr,s=>s.split(" ")(1).toInt))

  }


  /**
   * 获取最大值
   * @param array
   * @param func
   * @return
   */
  def max(array: Array[String],func:String=>Int):String={

    // 用于记录最大值元素的下标。
    var index=0

    for(i <- 1 until array.length){
      // 进行比较，记录最大值的元素下标
      if(func(array(index)) < func(array(i))){
        index=i
      }
    }
    array(index)
  }

案例二：获取薪资最高的用户信息

  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val arr=Array[String]("zhangsan 20 3000","lisi 18 4500","zhaoliu 33 3500")
    // 获取年龄最大的用户信息
    println(max(arr,_.split(" ")(2).toInt))

  }


  /**
   * 获取最大值
   * @param array
   * @param func
   * @return
   */
  def max(array: Array[String],func:String=>Int):String={

    // 用于记录最大值元素的下标。
    var index=0

    for(i <- 1 until array.length){
      // 进行比较，记录最大值的元素下标
      if(func(array(index)) < func(array(i))){
        index=i
      }
    }

    array(index)
  }

lisi 18 4500

代码优化：

  def max(array: Array[String],func:String=>Int):String={

    // 用于记录最大值元素的下标。
    var index=0
    for(i <- 1 until array.length;tmp=func(array(i)) if func(array(index))<tmp) index=i
    array(index)
  }

之后的很多都没做说明，累了，脑袋优点晕，以后再说吧。

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'_'的限制场景

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