Программирование на языке Scala/Функции

Определения терминов

Функция

Фу́нкцией называется соответствие между двумя множествами, при котором каждому элементу одного множества (называемого областью определения) ставится в соответствие единственный элемент другого множества (называемого множеством значений). Пример функции в математике:

y = sin(x)

Множества в Scala выражаются типами данных. Соответственно функцией в Scala можно назвать преобразование (отображение) значений одного типа данных в единственное значение того же или другого типа данных.

Соответственно, у функции есть входные параметры, одно выходное значение и алгоритм отображения.

Функции в Scala представлены в двух ипостасях, это анонимные функции (лямбда-функции) и методы класса или объекта. Методы класса или объекта будут рассмотрены позже.

Параметры функции

Параметры функции определяются при создании функции, и затем используются в теле функции.

Пример:

val add: (Int, Int) => Int = (first, second) => first + second

first и second - являются параметрами функции

Аргументы функции

Аргументы функции указываются при вызове функции и являются значениями параметров.

Пример:

val add: (Int, Int) => Int = (first, second) => first + second
val res = add(1,2)

1 и 2 - являются аргументами функции

Анонимные функции

Пример функции:

(x: Int) => x + 1

где:

(x: Int) - входной параметр функции,
=> - символ преобразования
x + 1 - тело функции (алгоритм преобразования входного значения)

Пример другой функции с входным параметром типа Char:

(c: Char) => c.toUpper

Основное назначение анонимных функций, встраиваться в другие функции или выражения.

"abc".map((c: Char) => c.toUpper)

где map является фунцией принимающей в качестве параметра анонимную функцию.

Анонимная функция представляет собой выражение (функциональное выражение), значением которого является функция (цепочка вычислений).

Анонимной функции, как и любому выражению, можно привоить имя:

val inc = (x: Int) => x + 1

в данном случае inc указывает на функциональное выражение или функцию.

У выражения есть тип, который можно указать:

val inc: (Int) => Int = (x: Int) => x + 1

здесь (Int) => Int - функциональный тип

Выполнить функцию или получить выходное значение функции можно указав входные аргументы функции:

// используя метод apply функционального выражения
val result1: Int =  inc.apply(2)
//или используя сокращенную форму метода apply
val result2: Int =  inc(2)

где:

inc - наименование функционального выражения
(2) - входной аргумент

Входных параметров у функции может быть несколько:

val add: (Int, Double) => Int = (x: Int, y: Double) => x + y

входящие параметры показываются списком в круглых скобках перед стрелкой: (Int, Double) =>

выходной параметр после стрелки: => Int

При отсутствии входных параметров и пустом выходящем значении получается функциональный тип () => Unit, где Unit представляет собой тип пустого множества.

val santaGo: () => Unit = () => println("ho-ho")

Основное назначение анонимных функций в Scala, встраиваться в функции высшего порядка.

Функциональные блоки выражений

Можно использовать функциональный блок выражений, если тело функции состоит из нескольких выражений. Это позволяет сделать код несколько более читаемым.

// Тело функции образует одно выражение
val add: (Int, Double) => Double = (x: Int, y: Double) => x + y

// Тело функции образует блок выражений
val addAndMul: (Int, Double) => Double = (x: Int, y: Double) => {
  val res1 = x + y
  val res2 = x * y
  res1 + res2
}

// Функция образуется из функционального блока выражений
val addAndMul2: (Int, Double) => Double = { (x: Int, y: Double) => 
  val res1 = x + y
  val res2 = x * y
  res1 + res2
}

В функциональном блоке входящие параметры функции включены в сам блок и являются его частью. Функциональный блок позволяет упростить встраивание сложной анонимной функции в функцию высшего порядка. Подробее об этом в следующих уроках.

Функции высшего порядка

Фу́нкция вы́сшего поря́дка — функция, принимающая в качестве аргументов другие функции или возвращающая другую функцию в качестве результата.

Более подробное знакомство с функциями высшего порядка состоится чуть позже. Но так как для практики с анонимными функциями нам нужно использовать несколько функций высшего порядка, приведем их описание тут. В данном случае функции высшего порядка представлены методами (операциями) высшего порядка типа String.

Метод takeWhile

Метод takeWhile забирает элементы из строки, пока элементы удовлетворяют условию функции.

val check: Char => Boolean =
  (c: Char) => c.isUpper
  
"ABCd".takeWhile(check)

Результат:

ABC

Метод dropWhile

Метод dropWhile удаляет элементы из строки, пока элементы удовлетворяют условию функции.

val check: Char => Boolean =
  (c: Char) => c.isUpper
  
"ABCd".dropWhile(check)

Результат:

Метод foldLeft

Метод foldLeft исполняет функцию для каждого элемента коллекции (символа). Метод позволяет работать с текущем элементом и накопленным значением в аккумуляторе. У метода два списка параметров, каждый список это круглые скобки. Первый список состоит из одного параметра, задающего начальное значение аккумулятора. Второй список также состоит из одного параметра, в котором указывается анонимная функция. Результат функции попадает в новое значение аккумулятора.

val summator: (Int, Char) => Int =
  (acc: Int, el: Char) =>
    acc + el.toInt
    
"123abc".foldLeft(0)(summator)

В данном примере мы посчитали сумму кодов символов всей строки. Результат:

Метод filterNot

Метод filterNot отбрасывает элементы удовлетворяющие функции.

val checkNumber: Char => Boolean =
  (c: Char) => c.isDigit
  
"123a".filterNot(checkNumber)

Результат:

Домашнее задание

1. В учебном проекте создать файл AnonimFunction.sc (Scala-Worksheet).

2. Реализовать аналог метода contains в анонимной функции, с использованием метода indexOf

Заготовка реализации:

"abc".contains('c') // оригинальный метод

val containsFun1: (String, Char) => Boolean =
  (str: String, ch: Char) =>
   ???  // Реализация тут

containsFun1("abc", 'b') //Проверка 1, результат true
containsFun1("abc", 'd') //Проверка 2, результат false

3. Реализовать аналог метода contains в анонимной функции, с использованием метода foldLeft

Заготовка реализации:

val containsFun2: (String, Char) => Boolean =
  (str: String, ch: Char) =>
    str.foldLeft(false)( (res, el) =>
      ???  // Реализация тут
    )

containsFun2("abc", 'b') //Проверка 1, результат true
containsFun2("abc", 'd') //Проверка 2, результат false

4. Реализовать аналог метода reverse в анонимной функции, с использованием метода foldLeft

Заготовка реализации:

val reverseFun: String => String =
  (str: String) =>
    str.foldLeft("")((acc, el) =>
      ???  // Реализация тут
    )

reverseFun("abc") //Проверка 1, результат cba
reverseFun("cba") //Проверка 2, результат abc

5. Реализовать аналог метода distinct в анонимной функции, с использованием метода foldLeft

Заготовка реализации:

val distinctFun: String => String =
  (str: String) =>
    str.foldLeft("")((acc, el) =>
      ???  // Реализация тут
    )

distinctFun("aaa") //Проверка 1, результат a
distinctFun("abcc") //Проверка 2, результат abc

6. Реализовать аналог метода isEmpty в анонимной функции, с использованием метода foldLeft

Заготовка реализации:

val isEmptyFun: String => Boolean =
  (str: String) =>
    str.foldLeft(true)( (_, _) =>
      ???  // Реализация тут
    )

isEmptyFun("")   //Проверка 1, результат true
isEmptyFun("1")  //Проверка 2, результат false

7. Реализовать аналог метода length в анонимной функции, с использованием метода foldLeft

Заготовка реализации:

val lengthFun: String => Int =
  (str: String) =>
    str.foldLeft(0)( (acc, _) =>
      ???  // Реализация тут
    )

lengthFun("abc")  //Проверка, результат 3

8. Реализовать аналог метода diff в анонимной функции, с использованием метода filterNot

Заготовка реализации:

val diffFun: (String, String) => String =
  (str: String, thanStr: String) =>
    ???  // Реализация тут

diffFun("abc", "adef") //Проверка, результат bc

9. Реализовать аналог метода replace в анонимной функции, с использованием метода foldLeft

Заготовка реализации:

val replaceFun: (String, Char, Char) => String =
  (str: String, oldChar: Char, newChar: Char) =>
    str.foldLeft("")( (acc, el) =>
      ???  // Реализация тут
    )
replaceFun("abc", 'b', 'd') //Проверка, результат adc

10. Реализовать аналог метода startsWith в анонимной функции, с использованием метода take

Заготовка реализации:

val startsWithFun: (String, String) => Boolean =
  (str: String, pref: String) => {
    ???  // Реализация тут
  }
startsWithFun("abc", "ab" ) //Проверка 1, результат true
startsWithFun("abc", "b" )  //Проверка 2, результат false

11. Реализовать аналог метода endsWith в анонимной функции, с использованием метода startsWithFun

Заготовка реализации:

val endsWithFun: (String, String) => Boolean =
  (str: String, pref: String) => {
    ???  // Реализация тут
  }

endsWithFun("abc", "bc") //Проверка 1, результат true
endsWithFun("abc", "ab") //Проверка 2, результат false

12. Реализовать функцию sortFun, с использованием методов takeWhile и dropWhile

Заготовка реализации:

val sortFun: String => String =
  (str: String) =>
    str.foldLeft("")( (acc, el) =>
       ???  // Реализация тут
    )
sortFun("sdfg")  //Проверка, результат dfgs

Программирование на языке Scala/Функции

Содержание

Определения терминов

Функция

Параметры функции

Аргументы функции

Анонимные функции

Функциональные блоки выражений

Функции высшего порядка

Метод takeWhile

Метод dropWhile

Метод foldLeft

Метод filterNot

Домашнее задание

Ответы на домашнее задание