Scala（八）之 模式匹配

8. 模式匹配

Scala中的模式匹配类似于Java中的switch语法

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。

package demo

object TestMatch {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    var a=10
    var b=20
    var op:Char='+'
    //模式匹配是有返回值的
    //模式匹配中，没有break关键字，case分支执行结束后，直接跳出
    var res=op match {
      case '+'=>a+b
      case '-'=>a-b
      case '*'=>a*b
      case '/'=>a/b
      case _=>"位置运算符"
    }

    println(res)
  }
}

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 TestMatch {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    //通过模式守卫，求一个整数的绝对值
    def abs(num:Int):Int={
      num match{
        case i:Int if i>=0 =>i
        case j:Int if j<0 => -j
      }
    }
    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 TestMatch {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
  //匹配常量
    def fun(x:Any):String={
      x match {
        case 5=>"five"
        case "hello"=>"String hello"
        case true=>"true"
        case '+'=>"+"
      }
    }
    println(fun("5"))
  }
}

由于没有case _ 报错

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 TestMatch {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
  //匹配类型
    def fun(x:Any):String={
      x match {
        case i:Int=>"Int"
        case s:String=>"String"
        case a:Array[_]=>"Array" //泛型擦除，在匹配的时候，与泛型无关
          //如果以上case都没有匹配上的话，那么下面可以用下划线表示默认情况，但是通过下划线没有办法获取匹配内容
          //如果想要获取匹配的值，那么可以定义一个变量去接收
        case some=>some+"暂时未知"
      }

    }
    //接收匹配的类型语法格式 定义对应类型的变量去接收
    println(fun(Array(1,2,3)))
  }
}

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 TestMatch {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
  //匹配数组
    for (arr<-List(
      Array(0),
      Array(0,1),
      Array(1,2),
      Array(1,2,3),
      Array(1,2,3,4))){
      println(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，然后将其元素赋值给想x，y
        case Array(0, _*) => "以0开头的数组" //匹配以0开头的数组
        case _ => "other"
      })
    }
  }
}

8.3.4 匹配列表

1）方式一

object TestMatch {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
  //匹配列表
    for (arr<-List(
      List(0),
      List(0,1),
      List(1,2),
      List(1,2,3),
      List(1,2,3,4),
      List(88))){
      println(arr match {
        case List(0) => "0"
        case List(x, y) => x + "," + y
        case List(0, _*) => "以0开头的数组"
        case List(a)=>a
        case _ => "other"
      })
    }
  }
}

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)
        }
    }
}

练习

object TestMatch {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
  //扩展样例
    val list = List(("a", 1), ("b", 2), ("c", 3))
    //对list遍历，输出第一个元素
    for (elem <- list) {
      println(elem._1)} //可读性差

    //特殊的模式匹配1
    for ((word,count) <- list) {println(word)}

    for ((word,_) <- list) {println(word)}

    for (("a",count) <- list) {println(count)}

    //特殊的模式匹配2 在模式匹配的时候，给元组元素命名
    val (id,name,age) = (100,"zmzdmx",18)
    println(name)

    //元组key，不变，value*2
    val newlist = list.map(t=>(t._1,t._2*2))

    val newlist1 = list.map(t=>{
      t match {
        case (word,count)=>(word,count*2)
      }
    })
    //如果匿名函数中，使用模式匹配case，要求必须用花括号括起来
    //如果一个函数中，只有一个参数，那么参数列表的小括号可以花括号代替
    val newlist2 = list.map{ case (word,count)=>(word,count*2)}

    //练习：使用模式匹配 对count*2
    val list1 = List(("a",("a",5)),("b",("b",5)),("c",("c",5)))
    val newlist3=list1.map{
      case (key,(word,count))=>(key,(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
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。
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。
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

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)
}

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)