Я пытаюсь понять Scala quicksort пример из Википедии. Как образец мог быть демонтирован шаг за шагом и что делает весь синтаксический включенный сахар, означают?
def qsort: List[Int] => List[Int] = {
case Nil => Nil
case pivot :: tail =>
val (smaller, rest) = tail.partition(_ < pivot)
qsort(smaller) ::: pivot :: qsort(rest)
}
Так, как я могу собраться на данном этапе qsort, функция, которая не берет параметров и возвращает новый Function1 [Список [Интервал], Список [Интервал]], который реализует quicksort посредством использования сопоставления с образцом, управления списком и рекурсивных вызовов. Но я не могу вполне выяснить, куда центр прибывает из, и как точно синтаксис сопоставления с образцом работает в этом случае.
ОБНОВЛЕНИЕ:
Спасибо все для больших объяснений!
Я просто хотел совместно использовать другой пример quicksort реализации, которую я обнаружил в Scala Примером Martin Odersky. Хотя базирующийся вокруг массивов вместо списков и меньшего количества позерства с точки зрения различных функций Scala я лично нахожу это намного менее замысловатым, чем его дубликат Википедии и именно так намного более ясным и к выражению точки базового алгоритма:
def sort(xs: Array[Int]): Array[Int] = {
if (xs.length <= 1) xs
else {
val pivot = xs(xs.length / 2)
Array.concat(
sort(xs filter (pivot >)),
xs filter (pivot ==),
sort(xs filter (pivot <)))
}
}
def qsort: List[Int] => List[Int] = {
case Nil => Nil
case pivot :: tail =>
val (smaller, rest) = tail.partition(_ < pivot)
qsort(smaller) ::: pivot :: qsort(rest)
}
Давайте перепишем это. Сначала замените функциональный литерал экземпляром Function1
:
def qsort: List[Int] => List[Int] = new Function1[List[Int], List[Int]] {
def apply(input: List[Int]): List[Int] = input match {
case Nil => Nil
case pivot :: tail =>
val (smaller, rest) = tail.partition(_ < pivot)
qsort(smaller) ::: pivot :: qsort(rest)
}
}
Затем я собираюсь заменить сопоставление с образцом эквивалентными операторами if
/ else
. Обратите внимание, что они эквивалентны , а не то же самое. Байт-код для сопоставления с образцом более оптимизирован. Например, второе if
и выбрасываемое ниже исключение не существуют, потому что компиляция знает, что второе совпадение всегда произойдет, если первое не удастся.
def qsort: List[Int] => List[Int] = new Function1[List[Int], List[Int]] {
def apply(input: List[Int]): List[Int] = if (input == Nil) {
Nil
} else if (input.isInstanceOf[::[_]] &&
scala.collection.immutable.::.unapply(input.asInstanceOf[::[Int]]) != None) {
val unapplyResult = scala.collection.immutable.::.unapply(input.asInstanceOf[::[Int]]).get
val pivot = unapplyResult._1
val tail = unapplyResult._2
val (smaller, rest) = tail.partition(_ < pivot)
qsort(smaller) ::: pivot :: qsort(rest)
} else {
throw new scala.MatchError(input)
}
}
На самом деле, val (меньше, rest)
также соответствует шаблону, поэтому давайте также разложим его на части:
def qsort: List[Int] => List[Int] = new Function1[List[Int], List[Int]] {
def apply(input: List[Int]): List[Int] = if (input == Nil) {
Nil
} else if (input.isInstanceOf[::[_]] &&
scala.collection.immutable.::.unapply(input.asInstanceOf[::[Int]]) != None) {
val unapplyResult0 = scala.collection.immutable.::.unapply(input.asInstanceOf[::[Int]]).get
val pivot = unapplyResult0._1
val tail = unapplyResult0._2
val tmp0 = tail.partition(_ < pivot)
if (Tuple2.unapply(tmp0) == None)
throw new scala.MatchError(tmp0)
val unapplyResult1 = Tuple2.unapply(tmp0).get
val smaller = unapplyResult1._1
val rest = unapplyResult1._2
qsort(smaller) ::: pivot :: qsort(rest)
} else {
throw new scala.MatchError(input)
}
}
Очевидно, это очень неоптимизировано. Хуже того, некоторые вызовы функций выполняются более одного раза, чего не было в оригинале. К сожалению, чтобы исправить это, потребуются некоторые структурные изменения в коде.
Здесь все еще есть синтаксический сахар. В раздел передается анонимная функция, и есть синтаксический сахар для вызова функций. Их переписывание дает следующее:
def qsort: List[Int] => List[Int] = new Function1[List[Int], List[Int]] {
def apply(input: List[Int]): List[Int] = if (input == Nil) {
Nil
} else if (input.isInstanceOf[::[_]] &&
scala.collection.immutable.::.unapply(input.asInstanceOf[::[Int]]) != None) {
val unapplyResult0 = scala.collection.immutable.::.unapply(input.asInstanceOf[::[Int]]).get
val pivot = unapplyResult0._1
val tail = unapplyResult0._2
val func0 = new Function1[Int, Boolean] {
def apply(input: Int): Boolean = input < pivot
}
val tmp0 = tail.partition(func0)
if (Tuple2.unapply(tmp0) == None)
throw new scala.MatchError(tmp0)
val unapplyResult1 = Tuple2.unapply(tmp0).get
val smaller = unapplyResult1._1
val rest = unapplyResult1._2
qsort.apply(smaller) ::: pivot :: qsort.apply(rest)
} else {
throw new scala.MatchError(input)
}
}
На этот раз подробные объяснения каждого синтаксического сахара и того, как он работает, делают другие. :-) Надеюсь, это дополняет их ответы.Как последнее примечание, следующие две строки эквивалентны:
qsort(smaller) ::: pivot :: qsort(rest)
qsort(rest).::(pivot).:::(qsort(smaller))
Сводка в этом примере сопоставления с образцом является первым элементом списка:
scala> List(1,2,3) match {
| case x :: xs => println(x)
| case _ => println("empty")
| }
1
Сопоставление с образцом основано на экстракторах и минусы не часть языка. Он использует инфиксный синтаксис. Вы также можете написать
scala> List(1,2,3) match {
| case ::(x,xs) => println(x)
| case _ => println("empty")
| }
1
. Итак, существует type :: , который выглядит как оператор cons. Этот тип определяет, как он извлекается:
final case class ::[B](private var hd: B, private[scala] var tl: List[B]){ ... }
Это класс case, поэтому экстрактор будет сгенерирован компилятором Scala. Как и в этом примере, класс A.
case class A(x : Int, y : Int)
A(1,2) match { case x A y => printf("%s %s", x, y)}
-> 1 2
На основе этого сопоставление машинных шаблонов поддерживается для списков, регулярных выражений и XML.
def qsort: List[Int] => List[Int] = {
case Nil => Nil
case pivot :: tail =>
val (smaller, rest) = tail.partition(_ < pivot)
qsort(smaller) ::: pivot :: qsort(rest)
}
давайте выделим несколько битов.
Операторы (такие как *
или +
) являются допустимыми кандидатами для имен методов и классов в Scala (следовательно, у вас может быть класс с именем ::
(или метод под названием ::
, если на то пошло - и оба они действительно существуют). В Scala, похоже, есть перегрузка операторов, но на самом деле это не так: просто вы можете объявить метод с то же имя.
target match {
case p1 =>
case p2 =>
}
Где p1
и p2
- шаблоны. Существует множество допустимых шаблонов (вы можете сопоставить строки, типы, конкретные экземпляры и т. д.). также может соответствовать так называемому экстрактору . Экстрактор в основном извлекает аргументы для вас в случае совпадения, поэтому:
target match {
case MyExtractor(arg1, arg2, arg3) => //I can now use arg1, arg2 etc
}
В scala, если экстрактор (из которого case class является примером) существует под названием X
, тогда шаблон X (a, b)
эквивалентен a X b
. case class ::
имеет константу ructor берет 2 аргумента и складывает их вместе, мы получаем, что:
case x :: xs =>
case ::(x, xs) =>
Эквивалентны. Это совпадение говорит: «Если мой список является экземпляром ::
, извлеките значение head
в x
и tail
в xs
".сопоставление с образцом также используется при объявлении переменных. Например, если p
является шаблоном, это действительно так:
val p = expression
Вот почему мы можем объявить такие переменные, как:
val x :: xs = List(1, 2, 3)
val (a, b) = xs.partition(_ % 2 == 0 ) //returns a Tuple2 which is a pattern (t1, t2)
Во-вторых, у нас есть функция «literal». tail
- это экземпляр List
, который имеет метод под названием partition
, который принимает предикат и возвращает два списка; одна из записей, удовлетворяющих предикату, и одна из записей, которые не удовлетворяют.
val pred = (el: Int) => e < 2
Объявляет предикат функции, который принимает Int
и возвращает истину , если значение int меньше 2. Существует сокращение для записи встроенных функций
tail.partition(_ < pivot) // _ is a placeholder for the parameter
tail.partition( (e: Int) => e < pivot )
Эти два выражения означают тоже самое.
Список Список
- это запечатанный абстрактный класс только с двумя реализациями: Nil
(пустой список) и ::
(также называемый cons ), который представляет собой непустой список, состоящий из головы и хвоста (который также является списком). Теперь вы можете видеть, что совпадение с шаблоном соответствует тому, пуст список или нет. Список
может быть создан путем добавления его в другие списки:
val l = 1 :: 2 :: Nil
val m = List(1, 2, 3) ::: List(4, 5, 6)
Вышеупомянутые строки представляют собой просто вызовы методов ( ::
- допустимое имя метода в scala).Единственная разница между этими и обычными вызовами методов заключается в том, что если метод заканчивается двоеточием :
и вызывается с пробелами, порядок цели и параметра меняется на противоположный:
a :: b === b.::(a)
val f: A => B
предыдущая строка вводит ссылку f
как функцию, которая принимает A
и возвращает B
, поэтому я мог бы сделать следующее:
val a = new A
val b: B = f(a)
Отсюда вы можете видеть, что def qsort: List [Int] => List [Int]
объявляет метод с именем qsort
, который возвращает функцию , принимающую список List [Int]
и возвращает список List [Int]
. Так что, очевидно, я мог бы сделать:
val l = List(2, 4, 1)
val m = qsort.apply(l) //apply is to Function what run is to Runnable
val n = qsort(l) //syntactic sugar - you don't have to define apply explicitly!
Когда вызов метода хвостовой рекурсивный , Scala оптимизирует это в шаблон итератора. В моем исходном ответе было msitake, потому что qsort
выше не является хвостовым рекурсивным (хвостовой вызов является оператором cons)