Scala 中的递归流和集合

在 Scala 中，递归流和集合是常见的数据结构，它们具有很强的表现力和灵活性，可以用于各种算法和数据处理场景。本文将介绍 Scala 中递归流和集合的基本用法和常见操作。

递归流（Stream）

递归流是一个惰性的、递归定义的数据结构，它可以表示一个无限长度的序列。在 Scala 中，递归流是通过 Stream 类来实现的。

下面是一个简单的例子，生成从 1 开始的所有自然数序列：

val naturals: Stream[Int] = Stream.from(1)

Stream.from(n: Int) 方法可以生成从 n 开始的自然数序列。

与 List 不同，Stream 可以无限延伸，但在使用中需要注意性能问题，因为过多的递归会造成堆栈溢出。

下面是一些常见的 Stream 操作：

• head / tail：获取 Stream 的头部元素和尾部 Stream。
• take(n) / drop(n) / takeWhile(p) / dropWhile(p)：取前 n 个元素、去除前 n 个元素、取出符合条件 p 的前缀、去除符合条件 p 的前缀。
• filter(p)：筛选出符合条件 p 的元素。
• map(f) / flatMap(f)：对元素进行映射和扁平化操作。
• ++(that)：将当前 Stream 和 that Stream 连接起来。

下面是一个简单的例子，对自然数序列进行转换：

val naturals: Stream[Int] = Stream.from(1)
val squares = naturals.map(x => x * x)
val evenSquares = squares.filter(_ % 2 == 0).take(5)

集合（List、Vector、Set 等）

Scala 中的集合分为可变（mutable）和不可变（immutable）两种类型，其中不可变集合是函数式编程风格的标志之一，它们具有良好的可组合性和线程安全性。

集合类的层次结构如下图所示：

不可变集合是通过 List、Vector、Set 等类来实现的。下面是一个简单的例子，对 List 进行操作：

val xs = List(1, 2, 3, 4, 5)
val ys = xs.map(_ * 2).filter(_ > 3)
val sum = xs.foldLeft(0)(_ + _)

• map(f)：对集合中的每个元素应用函数 f。
• filter(p)：筛选出符合条件 p 的元素。
• foldLeft(z)(f)：从左到右折叠集合，以初始值 z 开始，对每个元素应用函数 f。

以上操作都会返回一个新的集合，而不会修改原集合。这是不可变集合的特点，它们是线程安全的，可以在多线程环境下使用。

可变集合则是通过 ArrayBuffer、ArraySeq、HashSet 等类来实现的。可变集合可以在原集合的基础上进行修改操作，但需要注意线程安全问题。

下面是一个简单的例子，对 ArrayBuffer 进行操作：

val xs = ArrayBuffer(1, 2, 3, 4, 5)
xs += 6
xs.insert(0, 0)
xs.remove(4)

• += / ++=：向集合末尾追加元素或集合。
• insert(n, elem)：在第 n 个位置插入元素 elem。
• remove(n)：移除集合中第 n 个元素。

可变集合的操作都会在原集合上进行修改，并返回 Unit 类型。需要注意线程安全问题，避免在多线程环境下使用。

总结

递归流和集合是 Scala 中常见的数据结构，它们具有很强的表现力和灵活性，可以用于各种算法和数据处理场景。在使用中需要注意适当使用惰性求值和避免过度递归，同时避免可变集合的线程安全问题。