数组

元组

映射

列表

1.11 集合（scala.collection）

集合是一种用来存储各种对象和数据的容器。Scala 集合分为可变的和不可变的集合。

1. 不可变集合可以安全的并发访问。
2. 可变集合可以在适当的地方被更新或扩展。这意味着你可以修改，添加，移除一个集合的元素。

不可变集合，相比之下，永远不会改变。不过，你仍然可以模拟添加，移除或更新操作。但是这些操作将在每一种情况下都返回一个新的集合，同时使原来的集合不发生改变。

scala集合两个主要的包：

# 不可变集合
    scala.collection.immutable (Scala默认采用不可变集合)
# 可变集合
    scala.collection.mutable

Scala的集合有三大类：序列Seq、集Set、映射Map，所有的集合都扩展自Iterable特质（暂理解为接口），意味着集合的基本特点是支持迭代遍历的。

分类	描述
Seq	序列。元素以线性方式存储，集合中可以存放重复对象，。参考API文档
Set	集（数据集，区别于集合）。集中的对象不按特定的方式排序，并且没有重复对象。 参考 API文档
Map	一种把键对象和值对象映射的集合，它的每一个元素都包含一对键对象和值对象。  参考 API文档

对于可变与不可变集合，Seq、Set、Map又有不同的实现方式，下二图详细描述了其继承关系。官方文档

不可变集合结构：

可变集合结构图：

1.11.1 数组

数组元素内容要求类型一致。按照是否可扩容分为两种：

# Array
- 定长数组，数组不可扩容 scala.Array
# ArrayBuffer
- 变长数组，数组可扩容 scala.collection.mutable.ArrayBuffer

1.11.1.1 定长数组Array

Java中创建定长数组

int[] data = new int[3]; /*定义长度为3的数组*/
data[0] = 1; // 第一个元素
data[1] = 2; // 第二个元素
data[2] = 3; // 第三个元素
​
//也可以创建时初始化数组元素
int[] data=new int[]{1,2,3};

同样，Scala中也有两种创建一个定长数组的方式：

• 使用new关键字创建一个定长数组，var arr=new Array[Int](3)

• 直接使用Array创建并初始化一个数组，注意不再使用new关键字。var arr=Array(1,2,3)

课上练习：使用Array定义一个长度不变的数组

object ArrayDemo {
  def main(args: Array[String]){
    //初始化一个长度为8的定长数组
    val arr1 = new Array[Int](8)
    //会有初始化零值：Array[Int] = Array(0,0,0,0,0,0,...)
    //直接打印定长数组，内容为数组的hashcode值
    println(arr1)
    //将数组转换成数组缓冲，就可以看到原数组中的内容了
    //toBuffer会将数组转换长数组缓冲
    println(arr1.toBuffer)
​
    //注意：如果不使用new获取数组，相当于调用了数组的apply方法，直接为数组赋值
    //通过一组初始化值定义定长数组
    val arr2 = Array[Int](10,20,30)
    //输出数组元素值
    println(arr2.toBuffer)
    //使用()来访问元素
    println(arr2(2))
    //遍历数组
    for(i <- 0 until arr2.length)
      print(s"$i:${arr2(i)} ")  
    println()
    
    //赋初值的字符串数组
    val strs1 = Array("hello" ,"world")
    //访问并修改元素值
    strs1(0) = "byebye"
    for(i <- 0 until strs1.length)
      print(s"$i:${strs1(i)} ") 
      println()
  }
}

运行结果如下：

[I@4520ebad
ArrayBuffer(0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0)
ArrayBuffer(10, 20, 30)
30
0:10 1:20 2:30 
0:byebye 1:world

定长数组是不可变集合吗？

不是。定长数组是可变集合的一种，内容可变，但是其长度不可变。

# 扩展：为什么定长数组是可变集合？
    Array本身不属于scala集合成员，从前面类继承图中也可发现这一点，在可变集合图中IndexedSeq有一条虚线指向了Array，说明并不是直接继承关系。
    一般将Array归为集合是因为Scala默认将Array隐式转换为WrappedArray，而WrappedArray实现了IndexedSeq特质。
    从这一点上来说，String与WrappedString也有异曲同工之妙，可以发现在不可变集合中，String与IndexedSeq也是虚线连接，也就是说在Scala中，String可以当集合处理。参考下文中的描述，请自行通过源码验证。

1.11.1.2 变长数组ArrayBuffer

使用 ArrayBuffer定义长度按需变化的数组。

import scala.collection.mutable.ArrayBuffer
​
object VarArrayDemo {
  def main(args: Array[String]){
    //定义一个空的可变长Int型数组
    val nums =  ArrayBuffer[Int]()
​
    //在尾端添加元素
    nums += 1
​
    //在尾端添加多个元素
    nums += (2,3,4,5)
​
    //使用++=在尾端添加任何集合
    nums ++= Array(6,7,8)
​
   //这些操作符，有相应的 -= ，--=可以做数组的删减，用法同+=，++=
      
   //使用append追加一个或者多个元素
    nums.append(1)
    nums.append(2,3)
      
   //在下标2之前插入元素
    nums.insert(2,20)
    nums.insert(2,30,30)    
​
    //移除最后2个元素
    nums.trimEnd(2)
    //移除最开始的一个或者多个元素
    nums.trimStart(1)
   
    //从下标2出移除一个或者多个元素
    nums.remove(2)
    nums.remove(2,2)     
      
   //使用增强for循环进行数组遍历   
    for(elem <- nums)
      print(elem+"  ")
      
    println()
    //基于下标访问使用增强for循环进行数组遍历
    for(i <- 0 until nums.length)
      print(nums(i)+"  ")
  }
}

执行结果：

2  30  4  5  6  7  8  1  
2  30  4  5  6  7  8  1

1.11.1.3 定长数组与变长数组的转换

arr1.toBuffer  //转为变长
arr2.toArray     //转为定长

1.11.2 元组(Tuple)

Scala Tuple表示固定元素的组合，元组可以装着多个不同类型的值，是不同类型的值的聚集。Tuple是Scala中非常重要的一种数据结构，后面会大量使用。其特点包括：

1.最多支持22个元素组合，分别对应类型Tuple1~Tuple22，相应也称为一元组（一般不用）、二元组、三元组...
2.元组可以容纳不同类型的元素
3.元组不可变

==特别地：==二元组可以表示Map中的一个元素，Map是K/V对偶的集合，对偶是元组的最简单形式。

1.11.2.1 创建访问元组

创建元组：使用小括号()将多个元素括起来，元素之间用逗号分隔，元素的类型和个数不超过22。

访问组元：使用_1，_2，_3等形式访问组元，注意下标从1开始。

第二种方式定义的元组也可以通过a，b ，c 去访问组元。

val t = ("qianfeng","scala",1) //定义元组
val t_1 = t._1   //取元组第一个值

另一种定义方式:

val tuple3 = new Tuple3(1, 3.14, "Fred")

元组的实际类型取决于它的元素的类型，比如 ：

• (99, "runoob") 实际类型是 Tuple2[Int, String]

• ('u', 'r', "the", 1, 4, "me")实际类型 为 Tuple6[Char, Char, String, Int, Int, String]

目前 Scala 支持的元组最大长度为 22。对于更大长度你可以使用集合，或者样例类（case class）。

1.11.2.2 元组访问

//注意元组元素的访问有下划线，并且访问下标从1开始
val value1 = tuple3._3
println(value1)
// 按照索引访问元组的第一个元素，从0开始
val value2 = tuple3.productElement(0) 
println(value2)

1.11.2.3 元组遍历

因为元组本身不是集合成员，所以元组不能作为for生成器的表达式。但元组实现了productIterator()方法，该方法可以生成元组的迭代器Iterator（继承自TraversableOnce），迭代器提供了遍历集合的方法。这也是通常我们将Tuple视为集合的原因。

方式1：

for (elem <- tuple1.productIterator) {
  print(elem)
}
println()

方式2：

t.productIterator.foreach(i => println(i)) //foreach是高阶函数
t.productIterator.foreach(print(_))

1.11.3 映射（Map）

在Scala中，把哈希表这种数据结构叫做映射。Scala中的Map存储的内容是键值对(key-value)，Map区分可变Map (scala.collection.mutable.Map) 和不可变Map(scala.collection.immutable.Map) 。不可变的Map（仅TreeMap）支持有序，而可变的Map是无序的。

1.11.3.1 构建映射

Map中的元素为二元组，可用两种方式表示。

("a",1)
"a"->1

课上练习

//构建一个不可变的Map，默认即为不可变Map
//其中的元素其实是Tuple2
val scores = Map("zhangsan"->90,"lisi"->80,"wangwu"->70)
​
//使用元组方式构建
val scores = Map(("zhangsan",90),("lisi",80),("wangwu",70))
​
//构建一个可变的map，注意包名
val scores = scala.collection.mutable.Map(("zhangsan",90),("lisi",80),("wangwu",70))

1.11.3.2 访问映射中的值

根据键获取map中对应的值，可以有以下三种方法，推荐使用getOrElse方法。

//如果key存在，则返回对应的值
//如果key不存在，则抛出异常[java.util.NoSuchElementException]
//在Java中,如果key不存在则返回null
val score1 = scores("lisi")
​
//使用contains方法检查是否存在key对应的值 
//使用containts先判断在取值，可以防止异常，并加入相应的处理逻辑
// 返回Boolean，true或者false
// 如果key存在，则返回true
// 如果key不存在，则返回false
map4.contains("B")
​
val score2 = if(scores.contains("lisi")) scores("lisi") else 0
​
//使用get方法取值，返回Option对象，Some或者None
//如果返回some,可以进一步通过get方法取回相应的值
//如果返回None,通过get方法取值，抛出异常 java.util.NoSuchElementException: None.get
var map4 = mutable.Map( ("A", 1), ("B", "北京"), ("C", 3) )
println(map4.get("A")) //Some
println(map4.get("A").get) //得到Some在取出
​
//使用getOrElse()取值
//def getOrElse[V1 >: V](key: K, default: => V1)
//如果key存在，返回key对应的值。
//如果key不存在，返回默认值。
val score3 = scores.getOrElse("lisi",0)

1.11.3.3 修改可变Map信息

遍历访问map

//修改键对应的值
//可变的map才能修改
//key存在，则修改对应的值，key不存在，则添加键值对
scores("lisi") = 100
println(scores)
scores.update("lisi",50)
println(scores)
​
//添加单个元素-方式1，如果key存在，则修改相应key的值。
scores("zhaoliu") = 88
println(scores)
​
//添加单个元素-方式2
scores +=("tom"->77)
println(scores)
​
//添加多个元素-方式1
scores = scores + ("tom"->77,"jerry"->88)
scores +=("tom"->77,"jerry"->88)
​
val scores2 = Map(("za",90),("lq",80),("wg",70))                      
//添加多个元素-方式2
scores ++= scores2
​
//移除键值对
scores-"lisi"
​
//移除多个键一
scores--List("zhangsan","tom")
​
//移除多个键二
scores-("lisi","lq")

1.11.3.4 遍历map

//遍历
//返回一个set集合
val res = scores.keySet
​
for(elem <- res)
   print(elem + "  ")
​
//返回Map中所有key的迭代器 set结合
val ite = scores.keys
​
//返回Map中所有值的迭代器
val values = scores.values
​
//返回键值对
for (item <- scores)
    print(item+" ")
​
​
//使用k、v表示二元组中的键和值
for ((k,v) <- scores)
   print(k+":"+v+"  ")

1.11.4 列表（List）

Scala 列表类似于数组，它们所有元素的类型都相同，但是它们也有所不同：列表是不可变的，值一旦被定义了就不能改变，其次列表是链表结构，而数组不是。

1.列表中的元素类型必须相同。
2.列表是有序的。
3.列表是不可变的，内容及长度都不可变。

1.11.4.1 List的创建和访问

object ImmutListDemo {
    def main(args: Array[String]) {
      //创建一个不可变的集合
      val lst1 = List(1,2,3)
      //将0插入到lst1的前面生成一个新的List ::和+：右结合
      // ::为右结合操作符
      // 将元素追加到集合开头
      val lst2 = 0 :: lst1
      val lst3 = lst1.::(0)  //等价上诉写法
      val lst4 = 0 +: lst1
      val lst5 = lst1.+:(0)  //等价上诉写法
      //将一个元素添加到lst1的后面产生一个新的集合，:+左结合
      val lst6 = lst1 :+ 3
      val lst0 = List(4,5,6)
      //将2个list合并成一个新的List  ++ 左结合
      val lst7 = lst1 ++ lst0
      //将lst1插入到lst0前面生成一个新的集合  ++: 左结合
      val lst8 = lst1 ++: lst0
      //将lst0插入到lst1前面生成一个新的集合 ::: 右结合
      val lst9 = lst1.:::(lst0)
      println(lst9)
      println(lst1(2))
    }
}

1.11.4.2 List的遍历

/**
 * List的各种遍历方式
 */
val lst = List(1,2,3,4,5);
print("foreach遍历：")
lst.foreach { x => print(x+",")}  //foreach遍历,这个是传统遍历，新手不熟无奈之下可以用它
println("")
​
var temp = lst.map { x => x+1 }   //遍历，与foreach的区别是返回值为List【B】
println("map遍历："+temp.mkString(","))

1.11.4.3 List的基本操作

对列表的所有操作可以表达为一下三种

head 返回列表的第一个元素。 tail 返回除第一个元素之外所有元素组成的列表。

isEmpty 返回列表是否为空。

注意：其中tail head作用在空列表上，会报异常。

val list0 = List(1,2,3)
val list1 = List(4,5,6)
// head:返回列表第一个元素
list0.head // Int = 1
// tail:返回除了第一个元素之外的其他元素，以列表返回
list0.tail // List[Int] = List(2, 3)
// isEmpty:判断列表是否为空，为空时返回true
list0.isEmpty // Boolean = false
// concat:连接列表，返回一个新的集合
List.concat(list0,list1) // List[Int] = List(1, 2, 3, 4,5, 6)
// fill:使用数个相同的元素创建一个列表
List.fill(10)(2) // 重复次数:10，重复元素:2
// reverse:将列表顺序反转，返回一个新的集合
list0.reverse
​
//求列表长度
list0.length

1.11.4.4 可变列表ListBuffer

ListBuffer与List的区别在于：修改ListBuffer改变的是本身。

import scala.collection.mutable.ListBuffer
​
object MutListDemo extends App{
  //构建一个可变列表，初始有3个元素1,2,3
  val lst0 = ListBuffer[Int](1,2,3)
  //创建一个空的可变列表
  val lst1 = new ListBuffer[Int]
  //向lst1中追加元素，注意：没有生成新的集合
  lst1 += 4
  lst1.append(5)
​
  //将lst1中的元素最近到lst0中， 注意：没有生成新的集合
  lst0 ++= lst1
​
  //将lst0和lst1合并成一个新的ListBuffer 注意：生成了一个集合
  val lst2= lst0 ++ lst1
​
  //将元素追加到lst0的后面生成一个新的集合
  val lst3 = lst0 :+ 5
}

1.11.5 Set

Set中的元素不可重复，无序（TreeSet除外）。

1.11.5.1 创建不可变集合Set

import scala.collection.immutable.HashSet
val set0=Set(1,2,3,4,5)
println(set0.getClass)  //scala.collection.immutable.HashSet
​
val set1 = new HashSet[Int]()   //默认的Set
// 可以使用加号追加元素，会产生一个新的集合，原有set不变
val set2 = set1 + 1
// Set集合中不会出现重复的元素
val set3 = set2 ++ Set(1,2,3)
val set4 = Set(1,2,3,4,5,6)
// Set集合中的元素是无序的
print(set4)
​
​
// SortedSet中是有序的
val set5=scala.collection.immutable.TreeSet(1,1,10,5,6,7,8,11,13)

1.11.5.2 创建可变集合Set

import scala.collection.mutable

object MutSetDemo extends App{
  
   val mutableSet = Set(1,2,3)
   println(mutableSet.getClass.getName) // scala.collection.mutable.HashSet
 
  //创建一个可变的HashSet
  val set1 = new mutable.HashSet[Int]()
  //向HashSet中添加元素
  set1 += 2
  //add等价于+=
  set1.add(4)
  //删除一个元素,如果删除的对象不存在，则不生效，也不会报错

  set1 -= 5
  set1.remove(2)
  println(set1)
}

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