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芯库杨
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1 演示代码已发布到 Github n

2 今天的内容 n Scala 基础 ( 继续 ) n Scala 类和对象 n Scala 实例类和模式匹配 n 一般的类型和一般的方法

3 Scala 基础齐琦海南大学

4 Scala interpreter( 解释器 )

5 Sbt console (Scala 命令行解释器 )

6 定义变量, 函数 n val: 定义的绑定不能改变 n Val x = 6 n var: 能够改变绑定值 n var y = 6 n y = 9 n def : 定义函数 n scala> def max(x:int, y:int): Int = { n if (x>y) x else y } n max: (x: Int, y: Int)Int If 语句表达式返回一个整型值

7 比较 val 和 def n Val n Val x = e n 定义时, 即刻算值 ; 调用时, 则用预先计算好的值替代 n Def n Def x = e n 定义时不计算值, 调用 x 时才计算 ; 每次调用, 重新计算 n 可以定义有参数的函数

8 输入参数的类型必须指定

9 匿名函数定义, 存储

10 多表达式函数定义

11 部分函数应用 ( 偏函数应用 )

12 Curried 函数

13 可变长的参数

14 Scala 举例齐琦海南大学

15 Quicksort: imperative version Def, var, val I : Int // type declaration Array[T] rather than T[] a(i) than a[i] Nested functions; nested functions can access parameter & locals

16 QuickSort: functional style Ø 快排的本质 Ø 递归调用 Ø 返回新数组 Ø 时间复杂度 ( 平均 ) 都是最差情况 : Ø 更多空间

17 函数的应用解释 n 断言函数 (predicate function) n 高阶函数 (higher-order functions) n Scala 不区分标志符 (identifiers) 和操作符名字 (operator names) n 字母数字或特殊操作符的序列 n Xs filter (pivot > ) n Xs.filter(pivot >) n 偏函数 pivot > n X => pivot > x n X 的类型省略 ; 自动从函数运行环境中推断

18 函数说明, 继续 n P, 测试函数 n 没有输入参数 ; 返回一个布尔值 n S : => Unit n 命令执行函数 n 没有输入参数 ; 返回类型 Unit 的值 ( 像是 Java 里的 void) n 返回 unit 的函数也叫过程 (procedure) n 函数的返回值 n 它里面的最后一个表达式的值 n Return 不需要指明 n 需要 = 在定义之前, 如果返回一个显示的值

19 举例 : 牛顿方法求解平方根 n 近似计算方法 n X : 输入参数 n Y: 猜测值 n 循环可以被递归替代 n 见 lecture03.scala 代码 ( 用 Scala-IDE 打开 )

20 嵌套函数 n 许多小函数 ( 帮助函数 ) n sqrtiter, improve, isgoodenough n 只用于 sqrt n 引发 name-space pollution n 不希望用户直接访问它们 n 可在 sqrt 内定义 n Lecture03.scala 里的 newtonmethod.impl2 n 外围定义名字, 在里层可见 ( 除非定义同名 )

21 尾递归 (Tail Recursion) 最大公约数替代模式同一样式固定堆栈空间

22 尾递归 (Tail Recursion), 继续累积乘替代模式变长堆栈空间增长

23 函数是头等 (First-Class) 值 n 函数是值 n 可以是输入参数 n 也可是返回值 n 高阶 (higher-order) 函数

24 高阶函数举例好像 a,b 有点累赘

25 高阶函数举例, 继续 Currying 函数应用结合满足 : 左结合律

26 Currying, 继续一个 Curried 函数定义函数类型 : 右结合律

27 另一个例子 : 寻找函数的定点 n X 是一个函数 f 的定点 n F(x) = x n 收敛

28 另一个例子 : 寻找函数的定点 n 应用到平方根的求解上 n Sqrt(x) 是函数 y=x/y 的定点, 可以用定点迭代来估算 n 但是,

29 平方根估算 n 避免震荡 n 平均化连续的值

30 Scala 类和对象齐琦海南大学

31 实例 : 有理数类

32 类和对象 n 私有成员 private n 建立和访问对象 n 继承 (inheritance) 和重写 (overriding) n 每个类都有一个父类 n 根类 : scala.anyref n 子类继承父类所有成员 ; 可以重写

33 类和对象 : 继承 n 子类对象可以被赋值给父类变量 n 子类类型和父类类型一致

34 类和对象 : 无参数方法 n 无参方法类似于值域, 访问形式统一 n 但也有区别 n 提升类实现的灵活性 n 类的版本不同 ( 固定域值, 需计算的值 )

35 抽象类和特征类 n 可能有推迟的成员 n 声明但没有实现 n 不能用 new 创建其对象 n 作为基类, 或单独使用 n 特征类 (trait) n 为了加入到其他类 ; 方法或域值 n 抽象的功能 ( 不同类所共有的,Java interface)

36 实现抽象类 n 二叉树实现整数集合类 EmptySet 和 NonEmptySet 与 IntSet 相一致

37 动态绑定 n 用于方法调用 n 依赖于对象的实时类型 n 用相应类的方法实现代码来替代 contains 调用

38 对象 n 定义对象 n 单一对象 n 没有构建函数参数 ; 不能用 new n 顶级 (top-level) 实体 n 创建和初始化, 是在其成员函数第一次被访问的时候 (lazy evaluation)

39 标准类 n Scala 是纯面向对象式语言 n 每一个值 (value) 都是一个对象 (object) n 基本类型是类的类型别名 n 几乎所有类型都是用类和对象来实现 n 嵌入式类型为了优化和运行效率

40 MVC 例子 n 见 lecture04.scala

41 实例类和模式匹配

42 实例 : 算术表达式,( 方法 1) 每个类内容繁冗如果新加一个乘法类 (Prod)? 扩展性差

43 实例 : 算术表达式, 方法 2 n 方法 2: 面向对象编程 n 使 eval 变成每个类的方法 n 简化 n 加 Prod( 新数据类型 ) 不改变其他类

44 实例 : 算术表达式 n 如果, 新加表达式操作?( 打印一个表达式 ) 方法 1: 只加一个独立函数方法 2: 每个类都要改似乎回到了原点

45 实例类和实例对象 n 使用 case 前缀 n 隐式构建函数 n 隐式实现方法 :tostring, equals, and hashcode n 隐式实现输入参数访问方法 n 模式识别, 根据构建函数的形式

46 模式匹配 n Switch 语句的通用化 n Match 方法对所有对象可见 n 模式变量, 绑定值 n MatchError

47 模式匹配, 替换过程

48 模式匹配, 匿名函数

49 一般的类型和一般的方法 (Generic Types and Methods) 齐琦

50 为什么需要一般类型? 如何再定义一个字符串堆栈?

51 一般类型 (generic types) 含有类型参数 n 类型参数名字任意, 在 [ ] 中如何使用

52 一般的方法 (generic methods) 类型参数值参数 n 有类型参数的方法 n 多形的 (polymorphic = having many forms ) n 局部类型推理, 在使用时可省略类型参数 n isprefix(s1,s2)

53 类型参数界限 : 为什么需要? n 加入类型参数 [A] n A 有定义 > 或 < 方法吗?

54 类型参数界限 n 输入类型需要限制 n Trait Ordered[A]{ } n 本身类的值可相互比较 n 规定输入类型的值必须可比较 ( 它是 Ordered 的子类型 )

55 类型参数界限, 继续 n 使用之前的类定义值

56 类型参数界限,view bounds n 如果还不是 Ordered 的子类? n Int, Double, String, 从 Java 继承来的 n View bounds, <% n 隐式转换存在就行

57 一般类型的变化标识 (generic types variance) n 问题 : 如何避免程序中类型不匹配? 潜在的问题? Java: 在 #3 行, 运行时检查 (run-time check) 类型 Scala: 在 #2 行, 静态时编译检查 ;Array 在 Scala 里不允许变体子类 (non-variant subtyping)

58 同变 ( 子类化 ) (Co-variant subtyping) n If T 是 S 的子类, then Stack[T] 是 Stack[S] 的子类 n Scala 里的一般类型 (generic types) 缺省是无变体子类化 (nonvariant subtyping) n 强制同变的符号 : n Class Stack[A] n 纯函数世界, 所有类型都可能成为同变的, 但是当引入可变数据时, 情况就不一样了

59 反变子类化 (contra-variant subtyping) n 表示 :Class Stack[-A] n 如果 T 是 S 的子类, 那么 Stack[S] 是 Stack[T] 的子类

60 问题 : 如何验证变化标识的合理性? n 如果 array 被定义成同变的 (co-variant), 怎么及时检测出这个潜在的问题? n Scala 采用了一种保守的估计方法 n 同变类型参数只应出现在同变的位置上 n 同变的位置有 : n 类中值的类型 n 类中方法的返回类型 n 其他同变类型的类型输入参数 n 非同变位置有 : n 类中正式方法的参数类型

61 问题 : 如何验证变化标识的合理性? Update 改变状态, 影响了同变子类化的合理性 Stacks 是纯函数数据类型 Push 没有改变状态, 但仍会被挑错, 怎么办?

62 一般类型参数的 : 底界 n T >: S, 类型参数 T 只能是类型 S 的父类 (supertypes) n T >: S <: U n Push in Stack,A 不出现在 push 的参数类型位置 ; 一个方法的类型参数的底界 ( 这个位置是同变 (co-variant) 位置 ) n 不仅解决了技术问题, 也通用化了 push 的定义 n Push 是一个多态方法 (polymorphic method) n What if push[b >: A] changed to [B<:A]? What would happen? n Can I push an Int value onto a String Stack?

63 EmptyStack 的定义 n 对象不能有类型参数 n Nothing 是所有其他类型的子类 ;For co-variant stacks, Stack[Nothing] is a subtype of Stack[T]

64 Stack 的完整定义

65 一般类型实例 generic class: tuples and functions

66 Tuples 类型参数可忽略 n Tuple2: 含有两个值 ; Tuplen(): n 个值 n 可直接用 (x/y, x % y)

67 Tuples

68 函数 (Functions) n Scala,a functional language; functions are first-class values n Also a object-oriented language; every value is an object. n Functions are objects. n (T1,, Tn) => S 缩写 Functionn[T1,, Tn, S] n f(x) shorthand for f.apply(x)

69 函数 (Functions) n 反变类型参数的应用 (contra-variant type parameter) n Function subtyping is contra-variant in its argument type whereas co-variant in its result type. n S => T n S => T

70 函数的对象本质通常的函数使用实体化一个抽象类? 行吗? 面向对象代码 ; New Function1 构建了匿名类, 实现了 apply 方法 ; Function1 是抽象类使用命名的类扩展 Function1

71 类型参数的子类变化控制的本质用意 n 子类值可以被赋给父类 ( 变量 ); 反之不行

一般的类型和一般的方法 (Generic Types and Methods) 齐琦

今天的内容 n 一般的类型和一般的方法 n 列表集合 (Lists) 一般的类型和一般的方法 (Generic Types and Methods) 齐琦为什么需要一般类型? 如何再定义一个字符串堆栈? 一般类型 (generic types) 含有类型参数 n 类型参数名字任意, 在 [ ] 中如何使用一般的方法 (generic methods) 类型参数值参数 n 有类型参数的方法 n