4、函数式数据结构：不可变与高效的编程之道-优快云博客

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函数式数据结构：不可变与高效的编程之道

1. 定义函数式数据结构

在函数式编程中，数据结构是不可变的，这意味着一旦创建，就不能修改。这种不可变性确保了数据结构的纯洁性和安全性，同时也带来了更高的可预测性和易于测试的特点。函数式数据结构只能通过纯函数进行操作，确保了程序的模块化和可组合性。

1.1 单链表

单链表是最常见的函数式数据结构之一。它由一系列节点组成，每个节点包含一个元素（头部）和指向下一个节点的引用（尾部）。我们可以使用Scala的枚举（enum）来定义单链表：

package fpinscala.datastructures

enum List[+A]:
  case Nil
  case Cons(head: A, tail: List[A])

object List:
  def apply[A](as: A*): List[A] =
    if as.isEmpty then Nil
    else Cons(as.head, apply(as.tail*))

1.2 数据共享

数据共享是函数式数据结构的一个重要特性。由于数据结构是不可变的，因此可以安全地共享它们。例如，当我们向一个列表的前端添加一个元素时，我们不需要复制整个列表，只需要创建一个新的头部节点并指向原来的列表即可。这种共享不仅提高了效率，还减少了内存占用。

graph LR;
  A[Cons(1, Cons(2, Cons(3, Nil)))] --> B