92

Scala中最强大的模式之一是enrich-my-library* 模式,它使用隐式转换来将方法添加到现有类,而不需要动态方法解析。例如,如果我们希望所有字符串都有spaces计算它们有多少空白字符的方法,我们可以:

class SpaceCounter(s: String) {
  def spaces = s.count(_.isWhitespace)
}
implicit def string_counts_spaces(s: String) = new SpaceCounter(s)

scala> "How many spaces do I have?".spaces
res1: Int = 5

不幸的是,这种模式在处理泛型集合时遇到了麻烦。例如,已经询问了许多关于使用 collections 对项目进行顺序分组的问题。没有任何东西可以一次性使用,所以这似乎是使用泛型集合C和泛型元素类型的丰富我的库模式的理想候选者A

class SequentiallyGroupingCollection[A, C[A] <: Seq[A]](ca: C[A]) {
  def groupIdentical: C[C[A]] = {
    if (ca.isEmpty) C.empty[C[A]]
    else {
      val first = ca.head
      val (same,rest) = ca.span(_ == first)
      same +: (new SequentiallyGroupingCollection(rest)).groupIdentical
    }
  }
}

当然,除了它不起作用。REPL 告诉我们:

<console>:12: error: not found: value C
               if (ca.isEmpty) C.empty[C[A]]
                               ^
<console>:16: error: type mismatch;
 found   : Seq[Seq[A]]
 required: C[C[A]]
                 same +: (new SequentiallyGroupingCollection(rest)).groupIdentical
                      ^

有两个问题:我们如何C[C[A]]从一个空C[A]列表(或凭空而来)得到一个?以及我们如何C[C[A]]从线路中获得 a backsame +:而不是 a Seq[Seq[A]]

*以前称为 pimp-my-library。

4

3 回答 3

75

理解这个问题的关键是要认识到在馆藏库中有两种不同的方式来构建和使用馆藏。一个是公共集合接口及其所有不错的方法。另一个在创建收藏库时被广泛使用,但几乎从未在它之外使用过,它是构建器。

我们在丰富方面的问题与集合库本身在尝试返回相同类型的集合时所面临的问题完全相同。也就是说,我们想要构建集合,但是在通用工作时,我们没有办法引用“与集合已经是相同的类型”。所以我们需要建设者

现在的问题是:我们从哪里获得建设者?明显的地方来自收藏本身。 这行不通。我们已经决定,在转向泛型集合时,我们将忘记集合的类型。因此,即使集合可以返回一个生成器来生成更多我们想要的类型的集合,它也不知道类型是什么。

CanBuildFrom相反,我们从四处浮动的隐式中获取我们的构建器。这些专门用于匹配输入和输出类型并为您提供适当类型的构建器。

所以,我们有两个概念上的飞跃:

  1. 我们没有使用标准的集合操作,我们使用的是构建器。
  2. 我们从隐式中获取这些构建器CanBuildFrom,而不是直接从我们的集合中获取。

让我们看一个例子。

class GroupingCollection[A, C[A] <: Iterable[A]](ca: C[A]) {
  import collection.generic.CanBuildFrom
  def groupedWhile(p: (A,A) => Boolean)(
    implicit cbfcc: CanBuildFrom[C[A],C[A],C[C[A]]], cbfc: CanBuildFrom[C[A],A,C[A]]
  ): C[C[A]] = {
    val it = ca.iterator
    val cca = cbfcc()
    if (!it.hasNext) cca.result
    else {
      val as = cbfc()
      var olda = it.next
      as += olda
      while (it.hasNext) {
        val a = it.next
        if (p(olda,a)) as += a
        else { cca += as.result; as.clear; as += a }
        olda = a
      }
      cca += as.result
    }
    cca.result
  }
}
implicit def iterable_has_grouping[A, C[A] <: Iterable[A]](ca: C[A]) = {
  new GroupingCollection[A,C](ca)
}

让我们把它拆开。首先,为了构建 collection-of-collections,我们知道我们需要构建两种类型的集合:C[A]针对每个组,以及C[C[A]]将所有组聚集在一起。因此,我们需要两个构建器,一个接受As 并构建C[A]s,另一个接受C[A]s 并构建C[C[A]]s。查看 的类型签名CanBuildFrom,我们看到

CanBuildFrom[-From, -Elem, +To]

这意味着 CanBuildFrom 想知道我们开始使用的集合的类型——在我们的例子中,它是C[A],然后是生成的集合的元素和该集合的类型。所以我们将它们填充为隐式参数cbfcccbfc.

意识到这一点,这就是大部分工作。我们可以使用我们CanBuildFrom的 s 给我们构建器(您需要做的就是应用它们)。一个建造者可以用 建立一个集合+=,把它转换成它最终应该和它一起使用的集合result,然后清空它自己并准备好重新开始clear。构建器一开始是空的,这解决了我们的第一个编译错误,并且由于我们使用构建器而不是递归,第二个错误也消失了。

最后一个小细节——除了实际工作的算法——是在隐式转换中。请注意,我们使用new GroupingCollection[A,C]not [A,C[A]]。这是因为类声明是 forC带有一个参数,它自己用A传递给它的参数填充它。所以我们只是把 typeC交给它,然后让它创建C[A]出来。次要细节,但如果您尝试其他方式,您将收到编译时错误。

在这里,我使该方法比“相等元素”集合更通用一点——相反,只要对顺序元素的测试失败,该方法就会将原始集合分开。

让我们看一下我们的方法:

scala> List(1,2,2,2,3,4,4,4,5,5,1,1,1,2).groupedWhile(_ == _)
res0: List[List[Int]] = List(List(1), List(2, 2, 2), List(3), List(4, 4, 4), 
                             List(5, 5), List(1, 1, 1), List(2))

scala> Vector(1,2,3,4,1,2,3,1,2,1).groupedWhile(_ < _)
res1: scala.collection.immutable.Vector[scala.collection.immutable.Vector[Int]] =
  Vector(Vector(1, 2, 3, 4), Vector(1, 2, 3), Vector(1, 2), Vector(1))

有用!

唯一的问题是我们通常没有可用于数组的这些方法,因为这需要连续进行两次隐式转换。有几种方法可以解决这个问题,包括为数组编写单独的隐式转换、强制转换为WrappedArray等等。


编辑:我喜欢处理数组和字符串等的方法是使代码更加通用,然后使用适当的隐式转换再次使它们更加具体,这样数组也可以工作。在这种特殊情况下:

class GroupingCollection[A, C, D[C]](ca: C)(
  implicit c2i: C => Iterable[A],
           cbf: CanBuildFrom[C,C,D[C]],
           cbfi: CanBuildFrom[C,A,C]
) {
  def groupedWhile(p: (A,A) => Boolean): D[C] = {
    val it = c2i(ca).iterator
    val cca = cbf()
    if (!it.hasNext) cca.result
    else {
      val as = cbfi()
      var olda = it.next
      as += olda
      while (it.hasNext) {
        val a = it.next
        if (p(olda,a)) as += a
        else { cca += as.result; as.clear; as += a }
        olda = a
      }
      cca += as.result
    }
    cca.result
  }
}

在这里,我们添加了一个隐式,它为我们提供了一个Iterable[A]from ——对于C大多数集合,这将只是标识(例如,List[A]已经是一个Iterable[A]),但对于数组,它将是一个真正的隐式转换。因此,我们放弃了这样的要求——我们C[A] <: Iterable[A]基本上只是将要求设为<%显式,因此我们可以随意显式使用它,而不是让编译器为我们填充它。此外,我们放宽了我们的 collection-of-collections 是 -- 而不是C[C[A]]any的限制,我们D[C]稍后将填写它成为我们想要的。因为我们稍后会填写它,所以我们将它推到了类级别而不是方法级别。否则,基本上是一样的。

现在的问题是如何使用它。对于常规收藏,我们可以:

implicit def collections_have_grouping[A, C[A]](ca: C[A])(
  implicit c2i: C[A] => Iterable[A],
           cbf: CanBuildFrom[C[A],C[A],C[C[A]]],
           cbfi: CanBuildFrom[C[A],A,C[A]]
) = {
  new GroupingCollection[A,C[A],C](ca)(c2i, cbf, cbfi)
}

现在我们在哪里插入C[A]forCC[C[A]]for D[C]。请注意,我们确实需要在调用时显式泛型类型,new GroupingCollection以便它可以保持直接哪些类型对应于什么。多亏了implicit c2i: C[A] => Iterable[A],这会自动处理数组。

但是等等,如果我们想使用字符串呢?现在我们遇到了麻烦,因为你不能有一个“字符串”。这就是额外的抽象有帮助的地方:我们可以调用D适合保存字符串的东西。让我们选择Vector,然后执行以下操作:

val vector_string_builder = (
  new CanBuildFrom[String, String, Vector[String]] {
    def apply() = Vector.newBuilder[String]
    def apply(from: String) = this.apply()
  }
)

implicit def strings_have_grouping(s: String)(
  implicit c2i: String => Iterable[Char],
           cbfi: CanBuildFrom[String,Char,String]
) = {
  new GroupingCollection[Char,String,Vector](s)(
    c2i, vector_string_builder, cbfi
  )
}

我们需要一个 newCanBuildFrom来处理字符串向量的构建(但这真的很容易,因为我们只需要调用Vector.newBuilder[String]),然后我们需要填写所有类型以便GroupingCollection合理地键入。请注意,我们已经在[String,Char,String]CanBuildFrom 周围浮动,因此字符串可以由字符集合组成。

让我们试一试:

scala> List(true,false,true,true,true).groupedWhile(_ == _)
res1: List[List[Boolean]] = List(List(true), List(false), List(true, true, true))

scala> Array(1,2,5,3,5,6,7,4,1).groupedWhile(_ <= _) 
res2: Array[Array[Int]] = Array(Array(1, 2, 5), Array(3, 5, 6, 7), Array(4), Array(1))

scala> "Hello there!!".groupedWhile(_.isLetter == _.isLetter)
res3: Vector[String] = Vector(Hello,  , there, !!)
于 2011-03-23T20:20:48.377 回答
29

这次提交中,“丰富”Scala 集合比 Rex 给出出色答案时要容易得多。对于简单的情况,它可能看起来像这样,

import scala.collection.generic.{ CanBuildFrom, FromRepr, HasElem }
import language.implicitConversions

class FilterMapImpl[A, Repr](val r : Repr)(implicit hasElem : HasElem[Repr, A]) {
  def filterMap[B, That](f : A => Option[B])
    (implicit cbf : CanBuildFrom[Repr, B, That]) : That = r.flatMap(f(_).toSeq)
}

implicit def filterMap[Repr : FromRepr](r : Repr) = new FilterMapImpl(r)

filterMap它为所有GenTraversableLikes添加了关于操作的“相同结果类型” ,

scala> val l = List(1, 2, 3, 4, 5)
l: List[Int] = List(1, 2, 3, 4, 5)

scala> l.filterMap(i => if(i % 2 == 0) Some(i) else None)
res0: List[Int] = List(2, 4)

scala> val a = Array(1, 2, 3, 4, 5)
a: Array[Int] = Array(1, 2, 3, 4, 5)

scala> a.filterMap(i => if(i % 2 == 0) Some(i) else None)
res1: Array[Int] = Array(2, 4)

scala> val s = "Hello World"
s: String = Hello World

scala> s.filterMap(c => if(c >= 'A' && c <= 'Z') Some(c) else None)
res2: String = HW

对于问题中的示例,解决方案现在看起来像,

class GroupIdenticalImpl[A, Repr : FromRepr](val r: Repr)
  (implicit hasElem : HasElem[Repr, A]) {
  def groupIdentical[That](implicit cbf: CanBuildFrom[Repr,Repr,That]): That = {
    val builder = cbf(r)
    def group(r: Repr) : Unit = {
      val first = r.head
      val (same, rest) = r.span(_ == first)
      builder += same
      if(!rest.isEmpty)
        group(rest)
    }
    if(!r.isEmpty) group(r)
    builder.result
  }
}

implicit def groupIdentical[Repr : FromRepr](r: Repr) = new GroupIdenticalImpl(r)

示例 REPL 会话,

scala> val l = List(1, 1, 2, 2, 3, 3, 1, 1)
l: List[Int] = List(1, 1, 2, 2, 3, 3, 1, 1)

scala> l.groupIdentical
res0: List[List[Int]] = List(List(1, 1),List(2, 2),List(3, 3),List(1, 1))

scala> val a = Array(1, 1, 2, 2, 3, 3, 1, 1)
a: Array[Int] = Array(1, 1, 2, 2, 3, 3, 1, 1)

scala> a.groupIdentical
res1: Array[Array[Int]] = Array(Array(1, 1),Array(2, 2),Array(3, 3),Array(1, 1))

scala> val s = "11223311"
s: String = 11223311

scala> s.groupIdentical
res2: scala.collection.immutable.IndexedSeq[String] = Vector(11, 22, 33, 11)

再次注意,相同的结果类型原则已经以与groupIdentical直接定义的方式完全相同的方式被观察到GenTraversableLike

于 2012-05-18T09:46:44.230 回答
9

这次提交中,魔法咒语与迈尔斯给出出色答案时的魔法咒语略有不同。

以下工作,但它是规范的吗?我希望其中一个大炮能纠正它。(或者更确切地说,大炮,一种大炮。)如果视图边界是一个上限,那么您将失去对 Array 和 String 的应用程序。边界是 GenTraversableLike 还是 TraversableLike 似乎并不重要;但是 IsTraversableLike 给了你一个 GenTraversableLike。

import language.implicitConversions
import scala.collection.{ GenTraversable=>GT, GenTraversableLike=>GTL, TraversableLike=>TL }
import scala.collection.generic.{ CanBuildFrom=>CBF, IsTraversableLike=>ITL }

class GroupIdenticalImpl[A, R <% GTL[_,R]](val r: GTL[A,R]) {
  def groupIdentical[That](implicit cbf: CBF[R, R, That]): That = {
    val builder = cbf(r.repr)
    def group(r: GTL[_,R]) {
      val first = r.head
      val (same, rest) = r.span(_ == first)
      builder += same
      if (!rest.isEmpty) group(rest)
    }
    if (!r.isEmpty) group(r)
    builder.result
  }
}

implicit def groupIdentical[A, R <% GTL[_,R]](r: R)(implicit fr: ITL[R]):
  GroupIdenticalImpl[fr.A, R] =
  new GroupIdenticalImpl(fr conversion r)

有不止一种方法可以给有九条生命的猫剥皮。这个版本说,一旦我的源转换为 GenTraversableLike,只要我可以从 GenTraversable 构建结果,就可以这样做。我对我的旧代表不感兴趣。

class GroupIdenticalImpl[A, R](val r: GTL[A,R]) {
  def groupIdentical[That](implicit cbf: CBF[GT[A], GT[A], That]): That = {
    val builder = cbf(r.toTraversable)
    def group(r: GT[A]) {
      val first = r.head
      val (same, rest) = r.span(_ == first)
      builder += same
      if (!rest.isEmpty) group(rest)
    }
    if (!r.isEmpty) group(r.toTraversable)
    builder.result
  }
}

implicit def groupIdentical[A, R](r: R)(implicit fr: ITL[R]):
  GroupIdenticalImpl[fr.A, R] =
  new GroupIdenticalImpl(fr conversion r)

第一次尝试包括将Repr 转换为GenTraversableLike 的丑陋。

import language.implicitConversions
import scala.collection.{ GenTraversableLike }
import scala.collection.generic.{ CanBuildFrom, IsTraversableLike }

type GT[A, B] = GenTraversableLike[A, B]
type CBF[A, B, C] = CanBuildFrom[A, B, C]
type ITL[A] = IsTraversableLike[A]

class FilterMapImpl[A, Repr](val r: GenTraversableLike[A, Repr]) { 
  def filterMap[B, That](f: A => Option[B])(implicit cbf : CanBuildFrom[Repr, B, That]): That = 
    r.flatMap(f(_).toSeq)
} 

implicit def filterMap[A, Repr](r: Repr)(implicit fr: ITL[Repr]): FilterMapImpl[fr.A, Repr] = 
  new FilterMapImpl(fr conversion r)

class GroupIdenticalImpl[A, R](val r: GT[A,R])(implicit fr: ITL[R]) { 
  def groupIdentical[That](implicit cbf: CBF[R, R, That]): That = { 
    val builder = cbf(r.repr)
    def group(r0: R) { 
      val r = fr conversion r0
      val first = r.head
      val (same, other) = r.span(_ == first)
      builder += same
      val rest = fr conversion other
      if (!rest.isEmpty) group(rest.repr)
    } 
    if (!r.isEmpty) group(r.repr)
    builder.result
  } 
} 

implicit def groupIdentical[A, R](r: R)(implicit fr: ITL[R]):
  GroupIdenticalImpl[fr.A, R] = 
  new GroupIdenticalImpl(fr conversion r)
于 2012-09-20T15:43:03.703 回答