【Scala---04】函数式编程 『 函数 vs 方法 | 函数至简原则 | 函数式编程』

news2024/11/13 20:40:29

文章目录

  • 1. 函数 vs 方法
    • 1.1 方法
      • (1) 定义方法
      • (2) 运算符即方法
    • 1.2 函数
      • (1) 定义函数
      • (2) 匿名函数
    • 1.3 方法转为函数
    • 1.4 可变参数&默认参数
  • 2. 函数至简原则
  • 3. 函数式编程
    • 3.1 函数式编程思想
    • 3.3 函数柯里化&闭包
    • 3.5 递归 & 尾递归
  • 4. 补充
    • 4.1 访问元祖元素
    • 4.2 =>的含义
    • 4.3 下划线的使用总结

1. 函数 vs 方法

在Java中方法与函数没区别，但是在Scala中方法和函数是不一样的。Java是面向对象的，Scala是面向函数式编程的，主要体现在如下4点：

Java对象可以作为一个值传递对象可以作为参数传递对象可以作为返回值传递可以调用对象
Scala函数可以作为一个值传递函数可以作为参数传递函数可以作为返回值传递可以调用函数
Scala方法不可以作为一个值传递方法不可以作为参数传递方法不可以作为返回值传递可以调用函数

可以看出Scala中函数比方法更加强大，而函数相比于方法最重要的功能就是函数能作为参数传递，也就是说a和b进行的操作不是写死的，而是可变的。

  • 从位置上理解：方法 只能在类中定义，做为类的属性；函数 可以在任何地方定义。
  • 从是否可以重载的角度：方法定义在类中可以实现重载；函数不可以重载。
  • 从运行位置角度：方法是保存在方法区；函数是保存在堆中。

1.1 方法

(1) 定义方法

定义方法语法如下：

object 类名 {
	def 方法名([变量：变量类型，变量：变量类型]):返回值类型 = {
		方法体
	}
}

比如：
在这里插入图片描述

  1. 方法不能作为值传递

    object Main {
    def main(args: Array[String]): Unit = {
        def add(x:Int, y:Int):Int = {
            x + y
        }
        val result = add   // 会报错
        println(result)
    }
}

  2. 方法不能作为参数传递

    object Main {
    def main(args: Array[String]): Unit = {
        // 1. 定义calculate方法
        def calculate(x: Int, y: Int, func: (Int, Int) => Int): Int = { // x与y进行func操作，这个func函数需要指名 形参类型和返回值
            func(x, y)
        }

        // 2. 定义add方法
        def add(x:Int, y:Int):Int = {
            x + y
        }

        // 3. 函数作为参数传递
        val result = calculate(2, 3, add) // 不会报错，自动转为函数传递
        println(result)
    }
}

  3. 方法不能作为返回值传递

    object Main {
    def main(args: Array[String]): Unit = {
        // 1. 定义getFunc方法
        def getFunc() = { // x与y进行func操作，这个func函数需要指名 形参类型和返回值
            def func(x: Int, y: Int) = {
                x + y
            } 
            func  // 会报错
        }
        // 2. 得到函数
        println(getFunc())
    }
}

  4. 方法可以直接调用

    object Main {
    def main(args: Array[String]): Unit = {
        def add(x: Int, y: Int) = x + y
        println(add(2, 3)) // 输出：5
    }
}

(2) 运算符即方法

  1. 所有的运算符本质上是方法。比如查看Int类
    在这里插入图片描述
    可以看到类中定义了很多以运算符命名的方法
    在这里插入图片描述
    因此，以下两种方法是等价的
     val a = 1 + 2
 val a = 1.+(2)
  2. 反过来，可以定义这样的方法，并调用

    1. 例子1

      object Cal {
    def say(x:Int):Int = x
}

object Main {
    def main(args: Array[String]): Unit = {
        // 1. 用 类.方法名(参数列表) 形式调用方法
        var result1 = Cal.say(3)

        // 2. 用 类 方法 参数列表 形式调用方法
        var result2 = Cal say (3)  
        var result3 = Cal say 3    // 如果参数列表只有一个值，括号是可以省略的
    }
}

    2. 例子2

      object Main {

    def say(x:Int):Int = x

    def main(args: Array[String]): Unit = {
        // 1. 用 类.方法名(参数列表) 形式调用方法
        var result1 = this.say(3)

        // 2. 用 类 方法 参数列表 形式调用方法
        var result2 = this say (3)  // 如果参数列表只有一个值，括号是可以省略的
        var result3 = this say 3
    }
}

1.2 函数

(1) 定义函数

Scala中有23个函数接口类，函数的本质就是实现这些接口类来实现强大的功能：
在这里插入图片描述

  1. Function0：无参数，无返回值
  2. Function1：…

定义函数语法如下：

object 类名 {
	def 函数名:([变量类型，变量类型])=>返回值类型 = ([变量：变量类型，变量：变量类型]) => {
		方法体
	}
}

比如：
在这里插入图片描述

  1. 函数可以作为一个值传递

    object Main {
    def main(args: Array[String]): Unit = {
        val add = (x:Int, y:Int) => x + y
        val result = add   // 不会报错
        println(result) 
    }
}

  2. 函数可以作为参数传递，此时需要指名函数的类型。格式为：(参数类型)=>返回值类型

    object Main {
    def main(args: Array[String]): Unit = {
        // 1. 定义calculate方法
        def calculate(x:Int, y:Int, func:(Int, Int)=>Int): Int = { // x与y进行func操作，这个func函数需要指名 形参类型和返回值
            func(x, y)
        }
        // 2. 定义add函数
        def add = (x:Int, y:Int) => x + y
        // 3. 函数作为参数传递
        val result = calculate(2, 3, add)
        // 4. 输出
        println(result)  // 输出5
    }
}

  3. 函数可以作为返回值传递

    object Main {
    def main(args: Array[String]): Unit = {
        // 1. 定义getFunc方法
        def getFunc() = { // x与y进行func操作，这个func函数需要指名 形参类型和返回值
            val func = (x:Int, y:Int) => x + y
            func
        }
        // 2. 得到函数
        println(getFunc())
        // 3. 得到函数并执行函数
        println(getFunc()(2, 3))  // 输出5
    }
}

  4. 函数可以执行

    object Main {
    def main(args: Array[String]): Unit = {
        val add = (x:Int, y:Int) => x + y
        println(add(2, 3))
    }
}

(2) 匿名函数

匿名函数与函数的语法区别就在于前者是val关键字，后者是def关键字。比如：
在这里插入图片描述
匿名函数简化了函数值传递：
在这里插入图片描述

注意：这只会定义一个函数，也不会执行函数。这点和Java不一样，java的lambda表达式是会创建对象，并执行构造方法。

1.3 方法转为函数

  1. 通用转换方式，在方法名后面 + 空格 + _ 即可，语法为：方法名 _

    object Main {
    def main(args: Array[String]): Unit = {
        def add(x:Int, y:Int):Int = {
            x + y
        }
        val result = add _     // 将方法转为函数
        println(result(2, 3))  // 输出：5
    }
}

  2. 在参数处将方法转为函数时，可以简化，去掉 _，直接方法名

    object Main {
    def main(args: Array[String]): Unit = {
        // 1. 定义calculate方法
        def calculate(x: Int, y: Int, func: (Int, Int) => Int): Int = { // x与y进行func操作，这个func函数需要指名 形参类型和返回值
            func(x, y)
        }

        // 2. 定义add函数
        def add(x:Int, y:Int):Int = {
            x + y
        }

        // 3. 函数作为参数传递
        val result1 = calculate(2, 3, add _)      // 此时可优化，去掉 空格_
        val result2 = calculate(2, 3, add)  // 优化后的代码
    }
}

1.4 可变参数&默认参数

object Test03_FunArgs {
    def main(args: Array[String]): Unit = {

        // (1)可变参数：在类型后面加*号
        def sayHi(names:String*):Unit = {
            println(s"hi $names")
        }

        sayHi()
        sayHi("linhai")
        sayHi("linhai","jinlian")

        // (2)可变参数必须在参数列表的最后
        def sayHi1(sex: String,names:String*):Unit = {
            println(s"hi $names")
        }

        // (3)参数默认值
        def sayHi2(name:String = "linhai"):Unit = {
            println(s"hi ${name}")
        }

        sayHi2("linhai")
        sayHi2()


        // (4)默认值参数在使用的时候 可以不在最后
        def sayHi3( name:String = "linhai" , age:Int):Unit = {
            println(s"hi ${name}")
        }

        // (5)带名参数：指调用方法时，指定传参顺序
        sayHi3(age = 10, name = "niu")
    }
}

2. 函数至简原则

在这里插入图片描述

注意：方法最后一行的return可以省略，但是除此之外都不能省略。比如
在这里插入图片描述

object Test04_FuncSimply {

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

    //（1）return可以省略，Scala会使用方法体的最后一行代码作为返回值
    def func1(x: Int, y: Int): Int = {
		x + y
    }

    // （2）如果方法体只有一行代码，可以省略花括号
    def func2(x: Int, y: Int): Int = x + y

    //（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）
    //     此时，函数就变为了数学表达式的形式：f(x, y) = x + y
    def func3(x: Int, y: Int) = x + y

    //（4）如果有return，则不能省略返回值类型，必须指定
    def func4(x: Int, y: Int): Int = {
    	if (x < 20) {
    		return x + y
    	}
    	2 * x + 3 * y
    }

    //（5）如果方法明确声明unit，那么即使函数体中使用return关键字也不起作用
    def func5(x: Int, y: Int): Unit = return x + y

    //（6）Scala如果期望是无返回值类型，可以省略等号
    def func6(x: Int, y: Int) {
		println(x + y)
    }

    // （7）如果方法无参，但是声明了参数列表，那么调用时，小括号，可加可不加
    def func7(): Unit = {
      println("hello")
    }

    // （8）如果方法没有参数列表，那么小括号可以省略，调用时小括号必须省略
    def func8 {
		println("hello")
    }

	// （9）如果不关心函数名，只关心映射逻辑，就会变为lambda表达式
	(x:Int, y:Int) => {println(x + y)}
	val func = (x:Int, y:Int) => {println(x + y)}  // 如果要设置函数名可以这样。此时，func就是函数名
  }
}

3. 函数式编程

3.1 函数式编程思想

  1. 函数式编程思想：① 当做数学题，y = f(x)，重要的是映射关系。② 使用val，在分布式上计算后不会产生歧义
  2. 通过前面可以知道，定义函数有3种形式：
    1. 方法转函数。先定义方法，再方法名 ＿
    2. 直接定义函数def
    3. 匿名函数
      在这里插入图片描述

一看到 => 或 一看到 _，就要想到这是表示函数。

3.3 函数柯里化&闭包

  • 闭包：内层函数用到了外层函数变量，如果直接调用内层函数会取不到外层函数的这个变量值。此时，内层函数(万物皆对象，函数也是对象)的堆中的对象会保留一份引用到外层函数的值。
    闭包参考链接

  • 函数柯里化：将一个接收多个参数的函数转化成一个一个接受参数的函数过程，可以简单的理解为一种特殊的参数列表声明方式。函数柯里化

    object TestFunction {
	
  val sum = (x: Int, y: Int, z: Int) => x + y + z
	
  // 函数柯里化的底层逻辑：本质是将函数作为返回值
  val sum1 = (x: Int) => {
    y: Int => {  // 匿名函数
      z: Int => { // 匿名函数
        x + y + z
      }
    }
  }

  // 函数柯里化的另一种简单表达
  val sum2 = (x: Int) => (y: Int) => (z: Int) => x + y + z

  // 方法也有函数柯里化
  def sum3(x: Int)(y: Int)(z: Int) = x + y + z
  
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    sum(1, 2, 3)
    sum1(1)(2)(3) // sum1(1)调用完后，返回一个函数; sum1(1)(2)是调用返回的函数; .......
    sum2(1)(2)(3)
    sum3(1)(2)(3)
  }
}

3.5 递归 & 尾递归

  1. 递归与Java中的递归一样：前面知道scala的方法返回值是可以省略的，默认分配返回值类型，但是 如果方法是递归方法，则必须指定方法的返回值类型，否则会报错。

    object Test{
    def main(args: Array[String]): Unit = {
        // 实现阶乘
        def fact(n : Int) : Int = {  // 必须指名方法的返回值类型
            // 跳出递归
            if(n == 1) return 1
            // 递归逻辑
            n * fact(n - 1)
        }
        // 调用阶乘方法
        println(fact(5))
    }
}

  2. 尾递归：递归是将每次调用函数/方法会压入到栈中，是累计使用资源，容易造成栈溢出；而尾递归是覆盖使用资源，不会造成栈溢出。所以，尾递归资源利用率更加高。尾递归参考链接

    一般支持函数式编程语言都支持尾递归；但是Java不支持尾递归。

4. 补充

4.1 访问元祖元素

变量名._数字    
比如：x._1 表示访问x的第一个元素

4.2 =>的含义

https://blog.csdn.net/qq_43546676/article/details/130992479

4.3 下划线的使用总结

https://blog.csdn.net/qq_43546676/article/details/130874779

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