Scala模式匹配详解(第八章:基本语法、模式守卫、模式匹配类型)(尚硅谷笔记)

编程语言 2023-12-17 08:53:19 阅读次数: 0

模式匹配

第 8 章 模式匹配

Scala 中的模式匹配类似于 Java 中的 switch 语法

int i = 10
switch (i) {
    
    
 case 10 :
System.out.println("10");
break;
 case 20 : 
System.out.println("20");
break;
 default : 
System.out.println("other number");
break;
}

但是 scala 从语法中补充了更多的功能，所以更加强大。

8.1 基本语法

模式匹配语法中，采用 match 关键字声明，每个分支采用 case 关键字进行声明，当需
要匹配时，会从第一个 case 分支开始，如果匹配成功，那么执行对应的逻辑代码，如果匹
配不成功，继续执行下一个分支进行判断。如果所有 case 都不匹配，那么会执行 case _分支，
类似于 Java 中 default 语句

object TestMatchCase {
    
    
 def main(args: Array[String]): Unit = {
    
    
 var a: Int = 10
 var b: Int = 20
 var operator: Char = 'd'
 var result = operator match {
    
    
 case '+' => a + b
 case '-' => a - b
 case '*' => a * b
 case '/' => a / b
 case _ => "illegal"
 }
 println(result)
 }
}

1）说明

  • （1）如果所有 case 都不匹配，那么会执行 case _ 分支，类似于 Java 中 default 语句， 若此时没有 case _
    分支，那么会抛出 MatchError。
  • （2）每个 case 中，不需要使用 break 语句，自动中断 case。
  • （3）match case 语句可以匹配任何类型，而不只是字面量。
  • （4）=> 后面的代码块，直到下一个 case 语句之前的代码是作为一个整体执行，可以 使用{}括起来，也可以不括。

8.2 模式守卫

1）说明

如果想要表达匹配某个范围的数据，就需要在模式匹配中增加条件守卫。

2）案例实操

object TestMatchGuard {
    
    
 def main(args: Array[String]): Unit = {
    
    
 def abs(x: Int) = x match {
    
    
 case i: Int if i >= 0 => i
 case j: Int if j < 0 => -j
 case _ => "type illegal"
 }
 println(abs(-5))
 }
}

8.3 模式匹配类型

8.3.1 匹配常量

1）说明

Scala 中，模式匹配可以匹配所有的字面量，包括字符串，字符，数字，布尔值等等。

2）实操

object TestMatchVal {
    
    
 def main(args: Array[String]): Unit = {
    
    
 println(describe(6))
 }
 def describe(x: Any) = x match {
    
    
 case 5 => "Int five"
 case "hello" => "String hello"
 case true => "Boolean true"
 case '+' => "Char +"
 }
}

8.3.2 匹配类型

1）说明

需要进行类型判断时，可以使用前文所学的 isInstanceOf[T]和 asInstanceOf[T]，也可使
用模式匹配实现同样的功能。
2）案例实操

object TestMatchClass {
    
    
 def describe(x: Any) = x match {
    
    
 case i: Int => "Int"
 case s: String => "String hello"
 case m: List[_] => "List"
 case c: Array[Int] => "Array[Int]"
 case someThing => "something else " + someThing
 }
 def main(args: Array[String]): Unit = {
    
    
 //泛型擦除
 println(describe(List(1, 2, 3, 4, 5)))
 //数组例外，可保留泛型
 println(describe(Array(1, 2, 3, 4, 5, 6)))
 println(describe(Array("abc")))
 }
}

8.3.3 匹配数组

1）说明

scala 模式匹配可以对集合进行精确的匹配，例如匹配只有两个元素的、且第一个元素
为 0 的数组。

2）案例实操

object TestMatchArray {
    
    
 def main(args: Array[String]): Unit = {
    
    
 for (arr <- Array(Array(0), Array(1, 0), Array(0, 1, 0), 
Array(1, 1, 0), Array(1, 1, 0, 1), Array("hello", 90))) {
    
     // 对
一个数组集合进行遍历
 val result = arr match {
    
    
 case Array(0) => "0" //匹配 Array(0) 这个数组
 case Array(x, y) => x + "," + y //匹配有两个元素的数
组，然后将将元素值赋给对应的 x,y
 case Array(0, _*) => "以 0 开头的数组" //匹配以 0 开头和
数组
 case _ => "something else"
 }
 println("result = " + result)
 }
 }
}

8.3.4 匹配列表

1）方式一

object TestMatchList {
    
    
 def main(args: Array[String]): Unit = {
    
    
 //list 是一个存放 List 集合的数组
 //请思考，如果要匹配 List(88) 这样的只含有一个元素的列表,并原值返
回.应该怎么写
 for (list <- Array(List(0), List(1, 0), List(0, 0, 0), List(1, 
0, 0), List(88))) {
    
    
 val result = list match {
    
    
 case List(0) => "0" //匹配 List(0)
 case List(x, y) => x + "," + y //匹配有两个元素的 List
 case List(0, _*) => "0 ..."
 case _ => "something else"
 }
 println(result)
 }
 }
}

2）方式二

object TestMatchList {
    
    
 def main(args: Array[String]): Unit = {
    
    
 val list: List[Int] = List(1, 2, 5, 6, 7)
 list match {
    
    
 case first :: second :: rest => println(first + "-" + 
second + "-" + rest)
 case _ => println("something else")
 }
 }
}

8.3.5 匹配元组

object TestMatchTuple {
    
    
 def main(args: Array[String]): Unit = {
    
    
 //对一个元组集合进行遍历
 for (tuple <- Array((0, 1), (1, 0), (1, 1), (1, 0, 2))) {
    
    
 val result = tuple match {
    
    
 case (0, _) => "0 ..." //是第一个元素是 0 的元组
 case (y, 0) => "" + y + "0" // 匹配后一个元素是 0 的对
偶元组
 case (a, b) => "" + a + " " + b
 case _ => "something else" //默认
 }
 println(result)
 }
 }
}

扩展案例

object TestGeneric {
    
    
 def main(args: Array[String]): Unit = {
    
    
 //特殊的模式匹配 1 打印元组第一个元素
 for (elem <- Array(("a", 1), ("b", 2), ("c", 3))) {
    
    
 println(elem._1)
 }
 for ((word,count) <- Array(("a", 1), ("b", 2), ("c", 3))) {
    
    
 println(word)
 }
 for ((word,_) <- Array(("a", 1), ("b", 2), ("c", 3))) {
    
    
 println(word)
 }
 for (("a",count) <- Array(("a", 1), ("b", 2), ("c", 3))) {
    
    
 println(count)
 }
 println("--------------")
 //特殊的模式匹配 2 给元组元素命名
 var (id,name,age): (Int, String, Int) = (100, "zs", 20)
 println((id,name,age))
 println("--------------")
 //特殊的模式匹配 3 遍历集合中的元组，给 count * 2
 var list: List[(String, Int)] = List(("a", 1), ("b", 2), ("c", 3))
 //println(list.map(t => (t._1, t._2 * 2)))
 println(
 list.map{
    
    
 case (word,count)=>(word,count*2)
 }
 )
 var list1 = List(("a", ("a", 1)), ("b", ("b", 2)), ("c", ("c", 3)))
 println(
 list1.map{
    
    
 case (groupkey,(word,count))=>(word,count*2)
 }
 )
 }
}

8.3.6 匹配对象及样例类

1）基本语法

class User(val name: String, val age: Int)
object User{
    
    
 def apply(name: String, age: Int): User = new User(name, age)
 def unapply(user: User): Option[(String, Int)] = {
    
    
 if (user == null)
 None
 else
 Some(user.name, user.age)
 }
}
object TestMatchUnapply {
    
    
 def main(args: Array[String]): Unit = {
    
    
 val user: User = User("zhangsan", 11)
 val result = user match {
    
    
 case User("zhangsan", 11) => "yes"
 case _ => "no"
 }
 println(result)
 }
}

小结

➢ val user = User(“zhangsan”,11)，该语句在执行时，实际调用的是 User 伴生对象中的
apply 方法，因此不用 new 关键字就能构造出相应的对象。

➢ 当将 User(“zhangsan”, 11)写在 case 后时[case User(“zhangsan”, 11) => “yes”]，会默
认调用 unapply 方法(对象提取器)，user 作为 unapply 方法的参数，unapply 方法
将 user 对象的 name 和 age 属性提取出来，与 User(“zhangsan”, 11)中的属性值进行
匹配

➢ case 中对象的 unapply 方法(提取器)返回 Some，且所有属性均一致，才算匹配成功,
属性不一致，或返回 None，则匹配失败。

➢ 若只提取对象的一个属性，则提取器为 unapply(obj:Obj):Option[T]
若提取对象的多个属性，则提取器为 unapply(obj:Obj):Option[(T1,T2,T3…)]
若提取对象的可变个属性，则提取器为 unapplySeq(obj:Obj):Option[Seq[T]]

2）样例类

  • （1）语法： case class Person (name: String, age: Int)

（2）说明

  • ○1 样例类仍然是类，和普通类相比，只是其自动生成了伴生对象，并且伴生对象中 自动提供了一些常用的方法，如
    apply、unapply、toString、equals、hashCode 和 copy。
  • ○2 样例类是为模式匹配而优化的类，因为其默认提供了 unapply 方法，因此，样例 类可以直接使用模式匹配，而无需自己实现
    unapply 方法。
  • ○3 构造器中的每一个参数都成为 val，除非它被显式地声明为 var（不建议这样做）

（3）实操

  • 上述匹配对象的案例使用样例类会节省大量代码
case class User(name: String, age: Int)
object TestMatchUnapply {
    
    
 def main(args: Array[String]): Unit = {
    
    
 val user: User = User("zhangsan", 11)
 val result = user match {
    
    
 case User("zhangsan", 11) => "yes"
 case _ => "no"
 }
 println(result)
 }
}

8.4 变量声明中的模式匹配

case class Person(name: String, age: Int)
object TestMatchVariable {
    
    
 def main(args: Array[String]): Unit = {
    
    
 val (x, y) = (1, 2)
 println(s"x=$x,y=$y")
 val Array(first, second, _*) = Array(1, 7, 2, 9)
 println(s"first=$first,second=$second")
 val Person(name, age) = Person1("zhangsan", 16)
 println(s"name=$name,age=$age")
 }
}

8.5 for 表达式中的模式匹配

object TestMatchFor {
    
    
 def main(args: Array[String]): Unit = {
    
    
 val map = Map("A" -> 1, "B" -> 0, "C" -> 3)
 for ((k, v) <- map) {
    
     //直接将 map 中的 k-v 遍历出来
 println(k + " -> " + v) //3 个
 }
 println("----------------------")
 //遍历 value=0 的 k-v ,如果 v 不是 0,过滤
 for ((k, 0) <- map) {
    
    
 println(k + " --> " + 0) // B->0
 }
 println("----------------------")
 //if v == 0 是一个过滤的条件
 for ((k, v) <- map if v >= 1) {
    
    
 println(k + " ---> " + v) // A->1 和 c->33
 }
 }
}

8.6 偏函数中的模式匹配(了解)

偏函数也是函数的一种，通过偏函数我们可以方便的对输入参数做更精确的检查。例如
该偏函数的输入类型为 List[Int]，而我们需要的是第一个元素是 0 的集合，这就是通过模式
匹配实现的。

1） 偏函数定义

val second: PartialFunction[List[Int], Option[Int]] = {
    
    
 case x :: y :: _ => Some(y)
}

在这里插入图片描述
注：该偏函数的功能是返回输入的 List 集合的第二个元素
2）偏函数原理

上述代码会被 scala 编译器翻译成以下代码，与普通函数相比，只是多了一个用于参数
检查的函数——isDefinedAt，其返回值类型为 Boolean。

val second = new PartialFunction[List[Int], Option[Int]] {
    
    
 //检查输入参数是否合格
 override def isDefinedAt(list: List[Int]): Boolean = list match 
{
    
    
 case x :: y :: _ => true
 case _ => false
 }
 //执行函数逻辑
 override def apply(list: List[Int]): Option[Int] = list match 
{
    
    
 case x :: y :: _ => Some(y)
 }
}

3）偏函数使用

偏函数不能像 second(List(1,2,3))这样直接使用，因为这样会直接调用 apply 方法，而应
该调用 applyOrElse 方法，如下

  • second.applyOrElse(List(1,2,3), (_: List[Int]) => None)
  • applyOrElse 方法的逻辑为 if (ifDefinedAt(list)) apply(list) else default。如果输入参数满 足条件，即 isDefinedAt 返回 true，则执行 apply 方法，否则执行 defalut 方法，default 方法 为参数不满足要求的处理逻辑。

4） 案例实操

  • （1）需求 将该 List(1,2,3,4,5,6,“test”)中的 Int 类型的元素加一，并去掉字符串。
def main(args: Array[String]): Unit = {
    
    
 val list = List(1,2,3,4,5,6,"test")
 val list1 = list.map {
    
    
 a =>
 a match {
    
    
 case i: Int => i + 1
 case s: String =>s + 1
 }
 }
 println(list1.filter(a=>a.isInstanceOf[Int]))
}

（2）实操

  • 方法一： List(1,2,3,4,5,6,“test”).filter(.isInstanceOf[Int]).map(.asInstanceOf[Int] - 1).foreach(println)
  • 方法二： List(1, 2, 3, 4, 5, 6, “test”).collect { case x: Int => x + 1 }.foreach(println)

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