理解Swift高階函式之map, filter, reduce

HerbSun發表於2018-03-11
Swift函式Filter

前言

在swift中，對諸如Array, Dictionary集合型別使用map, filter, reduce進行操作是非常方便的事情，如果你沒有函式式語言程式設計的相關經驗，在處理集合型別時，你的第一直覺可能是使用for-loop迴圈。 本篇文章，旨在幫助大家快速理解swift中map, filter, reduce的基本概念並熟練使用，提升swift開發效率。

Map

swift-map.png

使用map的便利之處在於，它遍歷一個集合物件，並可以將相同的操作應用於該物件的每一個元素。map函式返回了一個包含對該集合物件每一個元素進行相同操作、轉換之後生成的新數值的陣列。

// for迴圈
let values = [2.0, 4.0, 5.0, 7.0]
var squares: [Double] = []
for value in values {
   squares.append(value*value)
}
// map機制
let values = [2.0,4.0,5.0,7.0]
let squares = values.map { $0 * $0 }
// [4.0, 16.0, 25.0, 49.0]
複製程式碼

for迴圈機制使我們用的比較多的,但是程式碼不高雅,我們必須宣告一個squares並且是一個可變陣列(很可能在下面用的時候改變)。如果使用map方式，squares直接定義為let，即不可變陣列，我們甚至不必指定squares的型別，因為swift可以進行型別推斷(infer)。

map函式有隻有一個閉包（閉包也是函式）作為引數，當map對集合物件進行一次遍歷時，閉包引數就執行一遍。這個閉包將集合物件中的元素作為引數，並返回一個新的值。最後map函式返回一個包含新的值的陣列。

上面的程式碼是簡寫形式，現在將map函式的實現還原，這樣更容易理解map函式發生了什麼，如下程式碼，

let values = [2.0,4.0,5.0,7.0]
let squares2 = values.map({ (value: Double) -> Double in 
  return value * value
})
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這個尾閉包只有一個引數，即：(value: Double)和 return Double，依據引數value的型別，所以swift可以推斷返回值型別。同樣，因為map函式只有一個閉包作為引數，所以我們也不需要引數(value: Double)兩邊()括號，甚至也不需要return關鍵字，那麼map函式的引數可以用一行程式碼簡寫，如下程式碼所示，

let squares2 = values.map { value in 
  value * value
}
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in關鍵字用來將閉包的引數和函式體隔開，如果你喜歡，可以使用數字化的引數進一步簡寫(use the numbered arguments shorthand)，如下程式碼，

let squares = values.map { $0 * $0 }
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map函式返回的陣列包含元素型別並不會受限於原來陣列中元素的型別，這句話通俗點說就是map函式之後，新陣列元素型別和原陣列元素型別不一定、不必須一樣，不多說廢話，這裡有一個demo，將陣列中的整型元素對映為字串型別，如下程式碼，

let scores = [0,28,124]
let words = scores.map { NSNumberFormatter.localizedStringFromNumber($0, numberStyle: .SpellOutStyle) 
}
// ["zero", "twenty-eight", "one hundred twenty-four"]
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map函式也不僅僅只能用於陣列(Array)，它可以用於任意的集合型別，比如字典(Dictionary)、陣列(Array)、集合(Set)，看看下面的例子，將map用於字典和集合，需要注意的是，map的返回值總是一個陣列(Array)，如下程式碼所示，

// 將公里轉化為英里
let milesToPoint = ["point1":120.0,"point2":50.0,"point3":70.0]
let kmToPoint = milesToPoint.map { name,miles in miles * 1.6093 }
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在上面的例子中，為了遍歷字典(Dictionary)，我們對其使用map操作，map函式的引數是一個String型別和一個Double型別的變數，而該String和Double變數是由來自於字典(Dictionary)中每一個元素的key: value組成的。

TIPS:如果你不知道一個集合物件在使用map應該使用什麼型別的引數，這時候可以藉助Xcode自動補全的功能來檢視引數的型別，如下圖所示，

xcode-console.png

對於集合（Set）使用map：

let lengthInMeters: Set = [4.0, 6.2, 8.9]
let lengthInFeet = lengthInMeters.map {meters in meters * 3.2808}
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Filter

Filter，顧名思義，就是過濾、篩選的意思，對於一個集合物件而言，filter函式的作用是遍歷該集合，然後將該集合中符合某些特定條件的元素組成新的陣列，並返回該新陣列，filter函式就是選擇集合中符合條件的元素，過濾掉不符合條件的元素，如下圖所示，

Filter.png

filter函式只有一個閉包作為引數，該閉包指定了篩選條件。該閉包使用集合物件中的一個元素作為引數，並且必須返回一個Bool值以表明該元素是否應該被包含新的陣列中並返回。下面的例子，對一個陣列使用filter操作，返回陣列中所有的偶數

let digits = [1, 4, 5, 10, 15]
let even = digits.filter { (number) -> Bool in return
   number % 2 == 0
}
// [4, 10]
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你也可以這樣簡寫：

let digits = [1, 4, 10, 15]
let even = digits.filter { $0 % 2 == 0 }
// [4, 10]
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Reduce

reduce函式可以將一個集合中的所有元素組合起來，生成一個新的值並返回該值，如下圖所示：

Reduce.png

Reduce函式接收兩個引數，一個初始值和一個組合閉包(combine closure)，例如，將一個陣列中的各個元素與一個初始值10相加，可以使用reduce函式，如下程式碼所示：

let items = [2.0, 4.0, 5.0, 7.0]
let total = items.reduce(10, combine: +)
// 28.0
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同樣，這也適用於使用+將陣列中的string進行拼接，如下程式碼，

let codes = ["abc", "def", "ghi"]
let text = codes.reduce("", combine: +)
// "abcdefghi"
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Reduce函式的combine引數是一個閉包，所以我們也可以使用尾閉包的語法形式來編寫reduce函式，如下程式碼所示，

let name = ["alan", "brian", "charlie"]
let scv = name.reduce("===") { text, name in 
  "\(text), \(name)"
}
// "==, alan, brian, charlie"
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name 是陣列中的一個元素，text相當於每一次操作將name拼接之後生成的值，此處text初始值是"==="，reduce函式執行結束之後，text是最終返回的值，即"==,alan,brian,charlie"。

FlatMap

FlatMap是將多個集合糅合成一個集合

let collections = [[5, 2, 7], [4, 8], [9, 1, 3]]
let flat = collections.flatMap { $0 }
// [5, 2, 7, 4, 8, 9, 1, 3]
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甚至，flatMap能識別可選值，它將會把集合中的nil元素移除掉，如下程式碼所示

let people: [String?] = ["Tom", nil, "Peter", nil, "Harry"]
let valid = people.flatMap { $0 }
// ["Tom", "Peter", "Harry"]
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再看看filter和flatMap組合使用的例子，先將一個陣列中的多個字陣列扁平化(flat)為一個陣列，然後再使用過濾(filter)篩選出陣列中的偶數，如下程式碼所示

let collections = [[5, 2, 7], [4, 8], [9, 1, 3]]
let onlyEven = collections.flatMap { intArray in 
  intArray.filter { $0 % 2 == 0 }
 // result -- [2, 4, 8]
}
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此處注意一下。flatMap遍歷了collections陣列中的包含整型數字的子陣列，所以flatMap的引數是一個閉包，該閉包的引數是包含整型數字的陣列，即[Int]。這段程式碼也可以使用更加簡潔、更加晦澀難懂的閉包語法來編寫，如下程式碼所示

let collections = [[5, 2, 7], [4, 8], [9, 1, 3]]
let onlyEven = collections.flatMap { $0.filter { $0 % 2 == 0 }}
// result -- [2, 4, 8]
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再看一個例子，將flatMap和map組合使用，為一個包含多個整型子陣列的陣列內的所有整型元素計算平方值，並將計算後的平方值放入新陣列返回，這裡我們提供兩種方式來z實現這樣一個需求，一種是簡潔的閉包式的語法，另一種是完整的規範語法，如下程式碼所示

let collections = [[5, 2, 7], [4, 8], [9, 1, 3]]
// 1. 簡潔方式
let allSquared = collections.flatMap { $0.map { $0 * $0 }}
// 2. 完整方式
let allSquared2 = collections.flatMap { intArray in 
  intArray.map { $0 * $0 }
}
// result -- [25, 4, 49, 16, 64, 81, 1, 9]
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關於flatMap，最後一個例子，使用flatMap和reduce來計算一個陣列中所有整型子陣列的內的所有元素相加計算的和(sum)，還是使用閉包的簡寫語法和完整的規範寫法，如下程式碼所示

let collections = [[5, 2, 7], [4, 8], [9, 1, 3]]
let sums = collections.flatMap { $0.reduce(0, combine:+) }
let sums2 = collections.flatMap { intArray in 
  intArray.reduce(0, combine:+)
}
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Chaining 鏈式語法

我們可以通過鏈式語法來使用swift的map, filter, reduce以及flatMap，例如計算集合中大於等於7的數字的和，可以先使用filter篩選，然後在使用reduce求和，如下程式碼所示

let marks = [4, 5, 8, 2, 9, 7]
let totalPass = marks.filter { $0 >= 7}.reduce(0, combine: +)
// result - 24
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再比如，求一個陣列中的元素的平方值是偶數的集合，可以先通過map計算所有平方值，然後在通過filter篩選出偶數，如下程式碼所示

let numbers = [20, 17, 35, 4, 12]
let evenSquares = numbers.map { $0 * $0 }.filter { $0 % 2 == 0 }
// result -- 400, 16, 144
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總結

以後在使用swift編碼的過程中，當你意識到自己在對一個集合物件進行遍歷操作時，你該思考一下是否可以使用map, filter或者reduce函式來替代。

以下是總結了以下map, filter, reduce的特性，

  • map返回了一個結果集，該集合中包含的所有元素是來於對源陣列中每一個元素進行相同的轉換之後形成的新元素。
  • filter返回一個結果集，該集合包含的元素是源陣列中的每一個符合篩選條件的元素。
  • reduce返回一個值，該值是對初始值和集合中的每個元素呼叫閉包中相同的操作生成的。

參考連結 useyourloaf.com/blog/swift-…

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