Scala函数式编程(第五章:函数基础、函数高级详解)

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第 5 章 函数式编程

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

3）在 Scala 中函数式编程和面向对象编程完美融合在一起了。

5.1 函数基础

5.1.1 函数基本语法

1）基本语法

2）案例实操

需求：定义一个函数，实现将传入的名称打印出来。

object TestFunction {
def main(args: Array[String]): Unit = {// （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")}
}

5.1.2 函数和方法的区别

1）核心概念

• （1）为完成某一功能的程序语句的集合，称为函数。
• （2）类中的函数称之方法。

2）案例实操

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

object TestFunction {// (2)方法可以进行重载和重写，程序可以执行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.Datenew Date()// (2)函数没有重载和重写的概念，程序报错def test(): Unit ={println("无参，无返回值")}test()def test(name:String):Unit={println()}//（3）Scala 中函数可以嵌套定义def test2(): Unit ={def test3(name:String):Unit={println("函数可以嵌套定义")}}}
}

5.1.3 函数定义

1）函数定义

• （1）函数 1：无参，无返回值
• （2）函数 2：无参，有返回值
• （3）函数 3：有参，无返回值
• （4）函数 4：有参，有返回值
• （5）函数 5：多参，无返回值
• （6）函数 6：多参，有返回值

2）案例实操

package com.atguigu.chapter05
object TestFunctionDeclare {def main(args: Array[String]): Unit = {// 函数 1：无参，无返回值def test1(): Unit ={println("无参，无返回值")}test1()// 函数 2：无参，有返回值def test2():String={return "无参，有返回值"}println(test2())// 函数 3：有参，无返回值def test3(s:String):Unit={println(s)}test3("jinlian")// 函数 4：有参，有返回值def test4(s:String):String={return s+"有参，有返回值"}println(test4("hello "))// 函数 5：多参，无返回值def test5(name:String, age:Int):Unit={println(s"$name, $age")}test5("dalang",40)}
}

5.1.4 函数参数

1）案例实操

• （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

object TestFunction {def main(args: Array[String]): Unit = {// （1）可变参数def test( s : String* ): Unit = {println(s)}// 有输入参数：输出 Arraytest("Hello", "Scala")// 无输入参数：输出 List()test()// (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 test2( name : String, s: String* ): Unit = {println(name + "," + s)}test2("jinlian", "dalang")// (3)参数默认值def test3( name : String, age : Int = 30 ): Unit = {println(s"$name, $age")}// 如果参数传递了值，那么会覆盖默认值test3("jinlian", 20)// 如果参数有默认值，在调用的时候，可以省略这个参数test3("dalang")// 一般情况下，将有默认值的参数放置在参数列表的后面def test4( sex : String = "男", name : String ): Unit = {println(s"$name, $sex")}
// Scala 函数中参数传递是，从左到右//test4("wusong") //（4）带名参数test4(name="ximenqing")}
}

5.1.5 函数至简原则（重点）

函数至简原则：能省则省
1）至简原则细节

• （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
• （2）如果函数体只有一行代码，可以省略花括号
• （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）
• （4）如果有 return，则不能省略返回值类型，必须指定
• （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
• （6）Scala 如果期望是无返回值类型，可以省略等号
• （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
• （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
• （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

2）案例实操

object TestFunction {def main(args: Array[String]): Unit = {// （0）函数标准写法def f( s : String ): String = {return s + " jinlian"}println(f("Hello"))// 至简原则:能省则省//（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 + " jinlian"}println(f1("Hello"))//（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 + " jinlian"//（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 + " jinlian"println(f3("Hello3"))//（4）如果有 return，则不能省略返回值类型，必须指定。def f4() :String = {return "ximenqing4"}println(f4())//（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(): Unit = {return "dalang5"}println(f5())//（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() {"dalang6"}println(f6())//（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() = "dalang7"println(f7())println(f7)//（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 = "dalang"//println(f8())println(f8)//（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def f9 = (x:String)=>{println("wusong")}def f10(f:String=>Unit) = {f("")}f10(f9)println(f10((x:String)=>{println("wusong")}))}
}

5.2 函数高级

5.2.1 高阶函数

在 Scala 中，函数是一等公民。怎么体现的呢？
对于一个函数我们可以：定义函数、调用函数

object TestFunction {def main(args: Array[String]): Unit = {// 调用函数
foo()}// 定义函数def foo():Unit = {println("foo...")}
}

但是其实函数还有更高阶的用法
1）函数可以作为值进行传递

object TestFunction {def main(args: Array[String]): Unit = {//（1）调用 foo 函数，把返回值给变量 f//val f = foo()val f = fooprintln(f)//（2）在被调用函数 foo 后面加上 _，相当于把函数 foo 当成一个整体，
传递给变量 f1val f1 = foo _foo()f1()
//（3）如果明确变量类型，那么不使用下划线也可以将函数作为整体传递给
变量
var f2:()=>Int = foo }def foo():Int = {println("foo...")1}
}

2）函数可以作为参数进行传递

 // （1）定义一个函数，函数参数还是一个函数签名；f 表示函数名称;(Int,Int)
表示输入两个 Int 参数；Int 表示函数返回值def f1(f: (Int, Int) => Int): Int = {f(2, 4)}// （2）定义一个函数，参数和返回值类型和 f1 的输入参数一致def add(a: Int, b: Int): Int = a + b// （3）将 add 函数作为参数传递给 f1 函数，如果能够推断出来不是调用，_
可以省略println(f1(add))
println(f1(add _))
//可以传递匿名函数
}

3）函数可以作为函数返回值返回

def main(args: Array[String]): Unit = {def f1() = {def f2() = {
}
f2 _
}
val f = f1()
// 因为 f1 函数的返回值依然为函数，所以可以变量 f 可以作为函数继续调用
f()
// 上面的代码可以简化为
f1()()
}

5.2.2 匿名函数

1）说明

• 没有名字的函数就是匿名函数。
• (x:Int)=>{函数体}
• x：表示输入参数类型；Int：表示输入参数类型；函数体：表示具体代码逻辑

2）案例实操

• 需求 1：传递的函数有一个参数

传递匿名函数至简原则：

• （1）参数的类型可以省略，会根据形参进行自动的推导
• （2）类型省略之后，发现只有一个参数，则圆括号可以省略；其他情况：没有参数和参 数超过 1 的永远不能省略圆括号。
• （3）匿名函数如果只有一行，则大括号也可以省略
• （4）如果参数只出现一次，则参数省略且后面参数可以用_代替

 def main(args: Array[String]): Unit = {// （1）定义一个函数：参数包含数据和逻辑函数def operation(arr: Array[Int], op: Int => Int) = {for (elem <- arr) yield op(elem)}// （2）定义逻辑函数def op(ele: Int): Int = {ele + 1}// （3）标准函数调用val arr = operation(Array(1, 2, 3, 4), op)println(arr.mkString(","))// （4）采用匿名函数val arr1 = operation(Array(1, 2, 3, 4), (ele: Int) => {ele + 1})println(arr1.mkString(","))// （4.1）参数的类型可以省略，会根据形参进行自动的推导;val arr2 = operation(Array(1, 2, 3, 4), (ele) => {ele + 1})println(arr2.mkString(","))// （4.2）类型省略之后，发现只有一个参数，则圆括号可以省略；其他情
况：没有参数和参数超过 1 的永远不能省略圆括号。val arr3 = operation(Array(1, 2, 3, 4), ele => {ele + 1})println(arr3.mkString(","))// (4.3) 匿名函数如果只有一行，则大括号也可以省略val arr4 = operation(Array(1, 2, 3, 4), ele => ele + 1)println(arr4.mkString(","))//（4.4）如果参数只出现一次，则参数省略且后面参数可以用_代替val arr5 = operation(Array(1, 2, 3, 4), _ + 1)println(arr5.mkString(","))}
}

需求 2：传递的函数有两个参数

object TestFunction {def main(args: Array[String]): Unit = {def calculator(a: Int, b: Int, op: (Int, Int) => Int): Int 
= {op(a, b)}// （1）标准版println(calculator(2, 3, (x: Int, y: Int) => {x + y}))// （2）如果只有一行，则大括号也可以省略println(calculator(2, 3, (x: Int, y: Int) => x + y))// （3）参数的类型可以省略，会根据形参进行自动的推导;println(calculator(2, 3, (x , y) => x + y))// （4）如果参数只出现一次，则参数省略且后面参数可以用_代替println(calculator(2, 3, _ + _))}
}

扩展练习
练习 1：定义一个匿名函数，并将它作为值赋给变量 fun。函数有三个参数，类型分别为 Int，String，Char，返回值类型为 Boolean。
要求调用函数 fun(0, “”, ‘0’)得到返回值为 false，其它情况均返回 true。
练习 2： 定义一个函数 func，它接收一个 Int 类型的参数，返回一个函数（记作 f1）。
它返回的函数 f1，接收一个 String 类型的参数，同样返回一个函数（记作 f2）。函数 f2 接
收一个 Char 类型的参数，返回一个 Boolean 的值。
要求调用函数 func(0) (“”) (‘0’)得到返回值为 false，其它情况均返回 true。

5.2.3 高阶函数案例

需求：模拟 Map 映射、Filter 过滤、Reduce 聚合

object TestFunction {def main(args: Array[String]): Unit = {// （1）map 映射def map(arr: Array[Int], op: Int => Int) = {for (elem <- arr) yield op(elem)}val arr = map(Array(1, 2, 3, 4), (x: Int) => {x * x})println(arr.mkString(","))// （2）filter 过滤。有参数，且参数再后面只使用一次，则参数省略且
后面参数用_表示def filter(arr:Array[Int],op:Int =>Boolean) ={var arr1:ArrayBuffer[Int] = ArrayBuffer[Int]()for(elem <- arr if op(elem)){arr1.append(elem)}arr1.toArray}var arr1 = filter(Array(1, 2, 3, 4), _ % 2 == 1)println(arr1.mkString(","))// （3）reduce 聚合。有多个参数，且每个参数再后面只使用一次，则参
数省略且后面参数用_表示，第 n 个_代表第 n 个参数def reduce(arr: Array[Int], op: (Int, Int) => Int) = {var init: Int = arr(0)for (elem <- 1 until arr.length) {init = op(init, elem)}init}//val arr2 = reduce(Array(1, 2, 3, 4), (x, y) => x * y)val arr2 = reduce(Array(1, 2, 3, 4), _ * _)println(arr2)}
}

5.2.4 函数柯里化&闭包

闭包：函数式编程的标配
1）说明

• 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
• 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。

2）案例实操
（

• 1）闭包

object TestFunction {def main(args: Array[String]): Unit = {def f1()={
var a:Int = 10def f2(b:Int)={a + b}f2 _}// 在调用时，f1 函数执行完毕后，局部变量 a 应该随着栈空间释放掉val f = f1()// 但是在此处，变量 a 其实并没有释放，而是包含在了 f2 函数的内部，形
成了闭合的效果println(f(3))println(f1()(3))// 函数柯里化，其实就是将复杂的参数逻辑变得简单化,函数柯里化一定存
在闭包def f3()(b:Int)={a + b}println(f3()(3))}
}

5.2.5 递归

1）说明
一个函数/方法在函数/方法体内又调用了本身，我们称之为递归调用
2）案例实操

object TestFunction {def main(args: Array[String]): Unit = {// 阶乘// 递归算法// 1) 方法调用自身// 2) 方法必须要有跳出的逻辑// 3) 方法调用自身时，传递的参数应该有规律// 4) scala 中的递归必须声明函数返回值类型println(test(5))}def test(i : Int) : Int = {if (i == 1) {1} else {i * test(I - 1)}}
}

5.2.6 控制抽象

1）值调用：把计算后的值传递过去

object TestControl {def main(args: Array[String]): Unit = {def f = ()=>{println("f...")10}foo(f())}def foo(a: Int):Unit = {println(a)println(a)}
}

• 2）名调用：把代码传递过去

object TestControl {def main(args: Array[String]): Unit = {def f = ()=>{println("f...")10}foo(f())}
//def foo(a: Int):Unit = {def foo(a: =>Int):Unit = {//注意这里变量 a 没有小括号了println(a)println(a)}
}
输出结果：
f...
10
f...
10

注意：Java 只有值调用；Scala 既有值调用，又有名调用。
3）案例实操

object TestFunction {def main(args: Array[String]): Unit = {// （1）传递代码块foo({println("aaa")})// （2）小括号可以省略foo{println("aaa")}}def foo(a: =>Unit):Unit = {println(a)println(a)}
}

自定义一个 While 循环

object TestFunction {def main(args: Array[String]): Unit = {var i:Int = 1myWhile(i <= 10){println(i)i +=1}}def myWhile(condition: =>Boolean)(op: =>Unit):Unit={if (condition){opmyWhile(condition)(op)}}
}

5.2.7 惰性加载

1）说明

当函数返回值被声明为 lazy 时，函数的执行将被推迟，直到我们首次对此取值，该函
数才会执行。这种函数我们称之为惰性函数。

2）案例实操

def main(args: Array[String]): Unit = {lazy val res = sum(10, 30)println("----------------")println("res=" + res)
}
def sum(n1: Int, n2: Int): Int = {println("sum 被执行。。。")return n1 + n2
}