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

发布于:2024-05-10 ⋅ 阅读:(28) ⋅ 点赞:(0)

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
    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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